礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的應(yīng)用分析

滕 瀟，潘彥文

（1.甘肅蘭金民用爆炸高新技術(shù)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730020；2.紫金礦業(yè)集團(tuán)隴南紫金礦業(yè)有限公司，甘肅 隴南 742208）

國家露天采礦技術(shù)通常采用松動法爆破技術(shù)，雖然滿足技術(shù)的成熟但是導(dǎo)致巖礦的整體像同一側(cè)偏歪使礦巖混淆，嚴(yán)重的限制了采礦的發(fā)展。而礦巖分離技術(shù)通過電子技術(shù)控制雷管進(jìn)行定時(shí)引爆，引爆時(shí)間及地點(diǎn)能夠控制且合理，可以較好的實(shí)現(xiàn)露天采礦，現(xiàn)已被被廣泛的應(yīng)用中，為此提出采用礦巖分離技術(shù)對露天礦石進(jìn)行開采。礦巖分離爆破技術(shù)滿足合理安全的控制采礦事故、提高采礦效率和精準(zhǔn)化程度提高三個(gè)主要特點(diǎn)，文章通過其特點(diǎn)進(jìn)行了礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦的應(yīng)用的分析，研究了礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的控制要點(diǎn)。最終通過傳統(tǒng)的爆破技術(shù)與礦巖分離爆破技術(shù)的對比實(shí)驗(yàn)，得出反饋數(shù)據(jù)，確定文章提出的礦巖爆破分離技術(shù)，在實(shí)施露天采礦時(shí)可以開采能夠開采出質(zhì)量較高的礦石，并且節(jié)省爆破費(fèi)用，避免了礦巖石的混合。

1 礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦的應(yīng)用

現(xiàn)國家主流的礦巖分離爆破技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用到露天采礦的應(yīng)用，其應(yīng)用原理為：由于炮孔周圍巖石的運(yùn)動方向主要受自由面的影響,自由面的存在是工程爆破破巖所必須具備的條件。最小抵抗線方向是巖石運(yùn)動速度最高、爆破作用最集中的方向,是其爆破實(shí)現(xiàn)的主導(dǎo)方向。通過控制炮孔起爆的時(shí)間順序,改變起爆過程中爆破區(qū)域內(nèi)的瞬間自由面的變化,即可以實(shí)現(xiàn)巖石運(yùn)動方向的控制,從而實(shí)現(xiàn)礦石和巖石的分離。

根據(jù)礦巖爆破分離技術(shù)的原理，其技術(shù)主要應(yīng)用于露天采礦主要應(yīng)用于鉆孔施工中，是礦巖爆破技術(shù)的基礎(chǔ)，主要有巖體及礦體鉆孔兩部分構(gòu)成。首先，根據(jù)采礦時(shí)礦體的傾斜變化的不同，阿特撕拉等大孔徑液壓鉆機(jī)可布置不同的鉆孔孔徑。其次，為保證整體礦帶的穩(wěn)定性盡量選取大孔徑鉆機(jī)，對露天采礦的后續(xù)操作可產(chǎn)生有利影響，起到較好的支撐效果。有關(guān)部門工作人員在進(jìn)行鉆孔操作時(shí)，需要記錄好鉆孔的位置及時(shí)間，控制好巖體上每個(gè)孔徑之間的間隔，計(jì)算出巖層間隔處的深度，繼而在后續(xù)的爆破中取得良好的應(yīng)用[1]。例如選取趙溝礦段進(jìn)行穿孔爆破作業(yè)，趙溝礦段采剝高峰期剝離量2050×104t，采礦量210×104t；馬溝礦段采剝高峰期剝離量1250×104t，采礦量60×104t。根據(jù)各礦段生產(chǎn)規(guī)模及礦巖的物理力學(xué)性質(zhì)，采礦作業(yè)選用Φ120潛孔鉆機(jī)，剝離作業(yè)選用Φ165潛孔鉆機(jī)。為使礦巖破碎均勻、減少爆破根底、降低大塊產(chǎn)出率、改善爆破質(zhì)量，設(shè)計(jì)采用大區(qū)微差爆破，非電導(dǎo)爆系統(tǒng)起爆。同時(shí)為維護(hù)邊坡穩(wěn)定，邊坡靠幫時(shí)，要求施工隊(duì)?wèi)?yīng)做好預(yù)裂爆破，以便爆破后形成一個(gè)平整的終了臺階坡面，提高邊坡穩(wěn)定性。爆破警戒線距離200m。爆破炸藥選用銨油炸藥，起爆藥選用2#巖石炸藥，相鄰組合臺階不可同時(shí)爆破[2]。礦石合格塊度為小于1000mm，大塊產(chǎn)出率1%。巖石合格塊度為小于1000mm，大塊產(chǎn)出率1%。為使預(yù)裂爆破效果達(dá)到相關(guān)要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化爆破參數(shù)，使其預(yù)裂孔半孔率應(yīng)在80%以上。

根據(jù)礦巖爆破分離技術(shù)在露天采礦中的應(yīng)用，其主要設(shè)計(jì)有鉆孔孔徑、孔距、孔深、布孔方式、裝藥結(jié)構(gòu)、孔超深、最小抵抗線、底盤抵抗線、藥量及單耗、起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)等方法。在實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的過程中，爆破網(wǎng)路圖的繪制多采取類比法，根據(jù)此模式計(jì)算較簡單。其炮孔的設(shè)計(jì)位置與采礦的環(huán)境，雷管可實(shí)現(xiàn)爆破的范圍大小或爆破技術(shù)均有一定的關(guān)系。爆破過程中最重要的即為炮孔的分布，在實(shí)現(xiàn)炮孔的合理分布時(shí)，應(yīng)充分利用采礦時(shí)露天礦區(qū)地形，避免創(chuàng)造空面用于減小爆破阻力，炮孔的布置應(yīng)盡量與巖石層面或斷裂截面處于垂直狀態(tài)，降低漏氣的可能性，且避開最低抗線，以防產(chǎn)生沖天炮空炮等，降低了露天采礦的開采效果。提高其爆破效率同時(shí)要做好爆破的裝藥結(jié)構(gòu)，主要分為連續(xù)裝滿炸藥、用空氣隔開裝置炸藥、混合型炸藥和底部鋪置空氣裝滿炸藥等多種結(jié)構(gòu)方式，具體結(jié)構(gòu)圖如下圖1所示。

圖1 裝藥結(jié)構(gòu)圖

2 礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的控制要點(diǎn)

為使礦巖破碎均勻、減少爆破根底、降低大塊產(chǎn)出率、改善爆破質(zhì)量，設(shè)計(jì)采用大區(qū)微差爆破，非電導(dǎo)爆系統(tǒng)起爆。同時(shí)為維護(hù)邊坡穩(wěn)定，邊坡靠幫時(shí)，要求施工隊(duì)?wèi)?yīng)做好預(yù)裂爆破，以便爆破后形成一個(gè)平整的終了臺階坡面，提高邊坡穩(wěn)定性。進(jìn)而提出礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的所需要控制的要點(diǎn)[3]。

首先要控制爆破儲備量的充裕，用來滿足挖掘機(jī)持續(xù)工作量的要求，通常對爆破量的要求為一次爆破后的巖石量最少可以實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)2～4個(gè)晝夜的連續(xù)運(yùn)輸需要，且?guī)r石塊度的大小應(yīng)合理分配，經(jīng)過礦巖分離后的最大巖石塊應(yīng)小于挖掘機(jī)鏟斗的最大寬度。其次應(yīng)注意整個(gè)爆破過程中是否存在爆破危害，爆破時(shí)所產(chǎn)生的地面震動、飛出小塊巖石和噪音危害均相對明顯，即應(yīng)將爆破產(chǎn)生的危害降低在允許范圍內(nèi)。爆破震動及地震也影響系數(shù)的變化，巖石堅(jiān)固系數(shù)f變化介于3～6之間，易開挖，爆破作業(yè)量小，爆破振動系數(shù)取Kc=0.015。地震設(shè)防烈度為8度，地震基本加速度值為0.30g[4]。多遇地震動峰值加速度宜按基本地震動峰值加速度的1/3確定。在整個(gè)露天礦場進(jìn)行爆破過程中，需要根據(jù)巖石層的層堆形態(tài)不同，集中度或松散程度不同和巖石層覆蓋的薄厚進(jìn)行不同的爆破方式。最后在進(jìn)行爆破操作實(shí)施前要進(jìn)行專業(yè)人員對施工方案的編制，制定具體安全措施及書寫精準(zhǔn)的計(jì)算書，經(jīng)相關(guān)部門批準(zhǔn)后即可實(shí)施爆破工程。礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的控制要點(diǎn)步驟2所示。

圖2爆破技術(shù)控制要點(diǎn)流程

3 爆破技術(shù)的對比實(shí)驗(yàn)研究

為保證文章提出的礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的應(yīng)用得有效性，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)論證。實(shí)驗(yàn)采用相同地區(qū)，露天礦層相同的地點(diǎn)進(jìn)行采礦論證。為保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性，首先采用傳統(tǒng)的爆破技術(shù)對露天礦石進(jìn)行開采，再采用礦巖分離爆破技術(shù)進(jìn)行同樣操作，作為實(shí)驗(yàn)論證對比，對采礦深度相同時(shí)的出礦質(zhì)量反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 出礦質(zhì)量對比實(shí)驗(yàn)

從圖2可以看出，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，相比傳統(tǒng)的爆破技術(shù)，礦石分離爆破技術(shù)的出礦質(zhì)量較高，高出于25%，因此要加快礦石分離爆破技術(shù)的創(chuàng)新。

4 結(jié)束語

本文對礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的應(yīng)用進(jìn)行分析，根據(jù)礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的控制要點(diǎn)，研究礦巖分離爆破技術(shù)在露天采礦的應(yīng)用，通過對比實(shí)驗(yàn)對出礦質(zhì)量的數(shù)據(jù)反饋表明，文章提出的礦巖爆破分離技術(shù)具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)榈V巖分離爆破技術(shù)在露天采礦中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。