淺析降低露天礦爆破大塊率的方法

寇長福　王海江

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采礦業(yè)的發(fā)展也有很大進(jìn)步，露天礦爆破質(zhì)量是一個(gè)很重要的指標(biāo)，其中一方面就體現(xiàn)在大塊率。較高的大塊率嚴(yán)重制約采裝效率的提高，增加了二次處理費(fèi)用，影響剝離工程進(jìn)度。在別斯庫都克露天煤礦較高的大塊率已經(jīng)是比較突出的一個(gè)問題，當(dāng)務(wù)之急就是把大塊率降低到一個(gè)合理的水平。

關(guān)鍵詞：鑿巖爆破；爆破參數(shù)；大塊率

引言

露天礦爆破大塊率始終是影響生產(chǎn)進(jìn)度的主要問題。礦巖大塊產(chǎn)生的根本原因是其不能獲得足夠的爆炸能量。通過增加裝藥量的方式雖然可以增加爆炸能量，促使巖體破碎，但容易在炮孔壁附近產(chǎn)生過多的粉礦，且加大了爆破成本。露天礦山多采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，但由于填塞長度較長，在臺(tái)階坡頂臨空面處易形成礦巖大塊。近年來，分段間隔裝藥技術(shù)的應(yīng)用使炸藥的爆炸能量較均勻的分布于巖石中，一定程度上改善了爆破效果，但在堅(jiān)硬巖石或節(jié)理、裂隙較為發(fā)育的巖體爆破中，仍在臺(tái)階上部臨空面處產(chǎn)生較多的大塊。所以，改善爆破塊度，亦是直接關(guān)系到采礦成本的問題。

一、爆破大塊問題現(xiàn)狀

懷來宏達(dá)礦業(yè)有限公司所轄各采區(qū)巖（礦）石的堅(jiān)固性系數(shù)f=7～11，炮孔落礦采用直徑32mm的藥卷，炮孔直徑為40mm，采用“一字型”釬頭，炮孔深為1.6～2.2m，主要鑿巖設(shè)備為YT28型氣腿式鑿巖機(jī)。

由于采區(qū)受斷層、節(jié)理發(fā)育及礦體較厚影響，大塊問題更加突出礦體平均厚度大，作業(yè)面采幅普遍較寬，爆破后大塊多，且塊度大，對鏟裝作業(yè)帶來極大困難，直接影響鏟運(yùn)效率，亦影響選礦車間設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。2011年選礦車間因大塊問題影響停車?yán)塾?jì)13.08小時(shí)，如在井下進(jìn)行二次爆破，成本將增加。目前，各采區(qū)將大塊礦石提升至地表存礦場地，采用人工大錘破碎的辦法處理大塊問題。

二、各采區(qū) 爆破存在的普遍問題

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，提高炸藥使用量、增加炸藥單耗，并不能從根本上解決爆破后礦石大塊率高的問題，采區(qū)爆破大塊率產(chǎn)生的主要原因有以下幾點(diǎn)：

（一）炮孔布置的問題

鑿巖機(jī)操作人員在鑿巖過程中最小抵抗線、間距過大。

（二）炮孔填塞的問題

目前，公司各采區(qū)均沒有進(jìn)行規(guī)范的炮孔填塞工作，普遍使用的炮孔填塞物一般采用炸藥箱蘸水或無填塞，極易出現(xiàn)沖炮或造成巖 （礦）石塊飛散現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)根底。同時(shí)該方式使爆破損耗大量的能量，無法達(dá)到最佳的爆破效果。

（三）起爆方式的問題。起爆點(diǎn)的位置和起爆方式對爆炸作用有顯著的影響。適當(dāng)?shù)钠鸨绞娇梢詮浹a(bǔ)裝藥結(jié)構(gòu)的不足，在同樣的爆炸作用效果下，還可減少裝藥量，提高裝藥利用率，改善炸藥的整體性能。

三、大塊的產(chǎn)生

（一）產(chǎn)生部位

根據(jù)幾年來對多數(shù)露天煤礦現(xiàn)場調(diào)查，大塊主要出現(xiàn)在臺(tái)階自由面和臺(tái)階頂部。由于孔網(wǎng)參數(shù)較大，部分大塊出現(xiàn)在臺(tái)階中部。

（二）產(chǎn)生原因

1.巖層節(jié)理及裂隙的影響。別斯庫都克露天煤礦巖性為中硬、硬巖類，主要是走向節(jié)理。節(jié)理面與爆破臺(tái)階自由面近似平行。爆破時(shí)炸藥氣體沿巖層層理和節(jié)理溢出，造成自由面大面積爆落，形成大塊。尤其是巖層經(jīng)過上次爆破后沖擊作用的影響，形成明顯裂隙，炸藥氣體從擴(kuò)展后的裂隙中溢出，大塊率顯著上升。

2.裝藥結(jié)構(gòu)的影響。目前別斯庫都克露天煤礦采用連續(xù)裝藥，藥柱集中在臺(tái)階底部。填塞段巖層爆破效果較差，形成臺(tái)階頂部大塊。

3.孔網(wǎng)參數(shù)偏大。單孔爆破覆蓋范圍偏大，在孔網(wǎng)的中間部位距離藥柱較遠(yuǎn)受到的爆破作用力較小，破壞效果差，爆破后此處出現(xiàn)大量大塊。

4.單耗不合理，一段時(shí)期為了追求經(jīng)濟(jì)效益，減小了單耗，致使大塊率上升。

四、降低大塊率的方法

為了在較大程度上降低大塊率的產(chǎn)生，經(jīng)過長年實(shí)驗(yàn)積累的經(jīng)驗(yàn)，有如下方法：

（一）改變爆破臺(tái)階自由面

根據(jù)現(xiàn)場巖層節(jié)理分布狀況，充分利用巖層傾向節(jié)理不發(fā)育的特點(diǎn)，炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的氣體無法將臺(tái)階邊緣巖石爆落，對巖石形成強(qiáng)力擠壓破壞效果。將爆破臺(tái)階自由面平行于節(jié)理面改變成近似垂直于節(jié)理面，能顯著的降低大塊率。但是爆破區(qū)域布置與工作線推進(jìn)方向垂直，只能在礦坑端幫布置工作面，無法全坑實(shí)現(xiàn)。

（二）采用壓渣爆破

露天煤礦采用清渣爆破，炸藥氣體沿自由面無阻礙溢出造成大塊增多。壓渣爆破可以很好地解決這一弊端。爆破氣體在預(yù)留爆破方阻礙之下，增加了爆破氣體的作用時(shí)間，有效提高爆破能量的利用。爆破時(shí)巖體帶有一定的動(dòng)能，和松散的渣堆產(chǎn)生碰撞和擠壓作用，進(jìn)一步破碎巖體。

（三）分段裝藥

雖然連續(xù)裝藥有利于提高裝藥作業(yè)效率，但是由于藥柱集中在炮孔底部，填塞段巖石爆破效果差，一味增大單孔裝藥量不僅增加了成本，還無法達(dá)到預(yù)期的效果。分段裝藥能很好地解決這個(gè)問題，將藥柱分成兩段或兩段以上，裝藥之間用填塞物隔開。避開節(jié)理裂隙存在的位置，大塊多且集中的地方多裝藥，孔中不裝藥部分選擇抵抗線小的地方或爆破氣體可能沿裂隙溢出的地方，充分有效利用爆破氣體的破碎作用。

（四）確定合理的炸藥單耗

炸藥單耗過小會(huì)造成爆破效果下降，大塊率上升；單耗過大又會(huì)造成爆破成本增大，降低露天礦經(jīng)濟(jì)效益。

（五）作業(yè)過程中的控制

明確穿孔、爆破作業(yè)流程，嚴(yán)格按照穿孔爆破作業(yè)設(shè)計(jì)施工作業(yè)，將在作業(yè)過程中的人為因素影響降到最低。

1.嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的孔位施工，穿孔前將作業(yè)面虛渣清理干凈，防止穿孔后塌孔。在穿孔過程當(dāng)中，避免夾鉆、掉鉆等廢孔事故。因?yàn)閺U孔、塌孔都需要二次補(bǔ)孔，補(bǔ)孔后的孔位已不是原來設(shè)計(jì)孔位，這樣會(huì)打破原有設(shè)計(jì)孔網(wǎng)組合，影響爆破質(zhì)量。

2.裝藥作業(yè)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：①裝藥作業(yè)前要驗(yàn)孔，以確保沒有鉆孔堵塞；②確認(rèn)每個(gè)孔的單孔裝藥量，裝藥后測量余高是否合理；③按照要求下放起爆藥包；④杜絕一切會(huì)造成導(dǎo)爆管受損甚至砸斷的行為發(fā)生；⑤提高填塞質(zhì)量，防止爆生氣體過早溢出，降低炸藥的能量利用率。

結(jié)語

在多個(gè)露天煤礦爆破實(shí)踐過程中嘗試了以上幾種降低大塊率的方法。根據(jù)露天煤礦現(xiàn)場實(shí)際狀況，實(shí)踐證明，要想降低大塊率，改變自由面的做法只能在端幫實(shí)現(xiàn)，壓渣爆破現(xiàn)場不具備條件；分段裝藥勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要作業(yè)人數(shù)較多，不利于安全高效作業(yè)。使用適宜的炮孔布置方式及炸藥單耗，優(yōu)化爆破參數(shù)是降低爆破大塊率的重要技術(shù)措施。適當(dāng)?shù)呐诳滋钊梢宰柚贡Z氣體過早地從炮孔中沖出，保證在巖（礦）石破碎之前使炮孔內(nèi)保持高壓狀態(tài)，使炸藥的爆炸能量得到充分的利用，從而使巖（礦）石可更好地破碎。最終，通過優(yōu)化孔網(wǎng)參數(shù)、調(diào)整了單耗及在局部區(qū)域改變爆破自由面的方法實(shí)現(xiàn)了降低大塊率的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳亞軍.礦山爆破與安全技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2011

[2]張萌.露天礦爆破工程[M].北京：中國礦業(yè)學(xué)院出版社，1986