撫順東露天礦爆破工藝分析

鮑 巖

（撫順礦業(yè)集團有限責任公司東露天礦，遼寧撫順 113003）

撫順東露天礦爆破使用毫秒延期導爆管雷管和乳化炸藥，采用毫秒微差爆破技術進行爆破作業(yè)。通過總結前人的爆破經驗，總結出適合撫順東露天礦地質條件的毫秒微差爆破技術，用于日常爆破作業(yè)，取得了良好的爆破效果[1]。在實際生產中偶爾會出現根底問題，影響了挖掘機采掘作業(yè)。撫順東露天礦周邊有建筑物，為解決爆破震動對周邊居民的影響問題，露天礦決定采用穿孔爆破，通過優(yōu)化爆破作業(yè)，降低了穿爆成本。

1 礦山概況及爆破工藝

東露天礦是撫順礦業(yè)集團有限責任公司下屬的露天煤礦，位于撫順煤田東部，東西長6.6 km，南北寬2.2 km，面積約為12 km2。

1.1 東露天礦爆破工藝

撫順東露天礦的巖石硬度屬于中硬巖石和堅硬巖石，采裝之前需要完成鉆孔、爆破作業(yè)，撫順東露天礦使用潛孔鉆機進行鉆孔，炸藥以乳化炸藥為主，爆破作業(yè)采用采用毫秒微差松動爆破技術，爆破質量決定采裝設備工作效率，并且與開采成本密切相關。根據爆破臺階高度不同，可分別采用淺孔爆破和深孔爆破[2]。

1）淺孔爆破作業(yè)。臺階高度小于4 m，炮孔直徑小于75 mm 的爆破作業(yè)。撫順東露天礦在電鐵系統(tǒng)和汽車運輸系統(tǒng)調坡時大量出現4 m 以下臺階，淺孔爆破量大約占總爆破量的20 %。

2）深孔爆破作業(yè)。臺階高度大于4 m，炮孔直徑大于75 mm 的爆破作業(yè)，深孔爆破巖石碎裂質量好，爆破后的巖石塊度較均勻，大塊少，不容易出現根底，爆堆分布均勻較松散，易于采裝，撫順東露天礦礦深孔爆破量大約占總爆破量的80%。

1.2 露天礦爆破作業(yè)需要注意的問題

1）露天礦爆破對周邊建筑物的影響。撫順東露天礦礦坑周邊存在建筑物，且距采界較近。最近建筑距礦坑不足500 m，爆破作業(yè)產生震動，對礦坑周邊建筑物影響較大，曾有附近居民反映爆破振動造成室內物品掉落，因此爆破減震工作具有較大的社會意義。

2）露天礦爆破作業(yè)易出現根底。露天礦日常爆破作業(yè)，由于孔深不足、藥量不夠或布控參數不合理，容易產生根底。為清除殘留根底，需要進行二次鉆孔、爆破作業(yè)處理，需挖掘機進行二次采裝，降低了挖掘機的采裝效率。

3）露天礦爆破技術與礦山經濟效益密切相關。露天煤礦穿孔和爆破成本占總成本的比重較大，通過調整爆破設計，可以優(yōu)化煤炭、油頁巖富礦塊度，提高產品售價，并且可以提高挖掘機效率。

2 優(yōu)化爆破工藝

2.1 科學設置爆破參數

實際生產作業(yè)過程中，工作臺階因不規(guī)則形狀和特殊地質構造，有時需按不規(guī)則形狀進行布孔，造成個別鉆孔之間孔、行距不均衡。當相鄰鉆孔間距過大時，鉆孔間距比最小抵抗線距離更大，造成爆破時相鄰2 個鉆孔之間破碎區(qū)域距離較大，爆破產生的破碎區(qū)域不連續(xù)，尤其在臺階底部位置更容易出現破碎區(qū)域不連續(xù)的情況，易產生根底。

爆破參數主要包括起爆藥包位置、起爆順序、裝藥結構、布孔參數等因素對爆破效果的影響[2]。采用科學的布孔參數和起爆方式，直接影響爆破效果和爆破成本。如臺階高度H、孔徑d 等，作為固定參數而不予考慮。

1）炸藥使用量和單耗。炸藥單耗指爆破每m3礦石所需的炸藥量。對不同種類巖石，數值有大有小。單孔裝藥量計算方法如下[1-2]：

式中：Q 為單孔裝藥量，kg；q 為火藥單耗，kg/m3；H 為臺階高度，m；Wp為抵抗線，m；a 為孔距，m。

2）底盤抵抗線的計算方法。底盤抵抗線Wp指炮孔底部中心至階梯底腳的水平距離。深孔爆破使用垂直炮孔，也因為臺階底部的抵抗較大，而都按底盤抵抗線Wp進行計算，在深孔臺階爆破中，為避免留根底、殘埂，一般都以底盤抵抗線代替最小抵抗線。計算底盤抵抗線時，需要確保鉆孔安全作業(yè)。根據鉆機在臺階邊緣作業(yè)的安全操作規(guī)程要求，底盤抵抗線應滿足以下條件：

式中：C 為鉆孔中心至臺階坡頂線的安全距離，m，C≥2.5～3 m；α 為臺階坡面角，（°）；H 為臺階段高，m。

2.2 降低對礦區(qū)周邊的影響措施

1）優(yōu)化起爆網絡達到減震目的。通過優(yōu)化爆破參數，減少對礦坑周圍建筑物的影響，實現礦山與周圍環(huán)境的和諧共生，降低東露天礦爆破對周圍居民的影響。撫順東露天礦爆破作業(yè)使用微差式網絡起爆方法，以3 個爆破孔為1 組，每個爆破孔延期時間為75 ms，使用4 段式毫秒延期導爆管雷管，相鄰組之間，按等差時間間隔起爆，采用延期導爆管雷管連接，較好的降低了爆破孔同時起爆時的震動疊加作用，防止相鄰2 組炮孔同時起爆產生的應力波相互疊加，相鄰炮孔依次起爆減少了地震波強度[3-6]，不同種類毫秒延期導爆管雷管的延期時間見表1。

表1 不同種類毫秒導爆管雷管延期時間表

2）合理計算裝藥量。合理的裝藥結構可以減小爆破作業(yè)對周圍的影響。為達到減震效果，撫順東露天礦將連續(xù)裝藥結構改為分2 段不偶合裝藥結構，第1 段填入炸藥，爆破孔內保留一段空氣，再填入剩余炸藥。使用分段裝入炸藥的方式，可以避免爆破孔內炸藥同時起爆，也有降低爆破能量傳播的作用，在保證爆破質量的前提下，起到了減震作用[7-10]。

3）分區(qū)起爆達到減震目的。將1 塊爆破區(qū)域分成偶數個等分區(qū)域，對稱區(qū)域使用同等爆破孔數量和炸藥使用量，采用相同的起爆網絡，以間隔起爆時間△T 按先后順序起爆，達到降低震動的目的[3，11]，分區(qū)域爆破示意圖如圖1。

4）優(yōu)化爆破設計，防止產生根底。以往在爆破設計中，主要注重臺階自由面方向和礦巖硬度等因素，對巖體內部結構考慮的比較少。為降低根底的產生，通常布置三角形起爆網絡，采用串并聯起爆方法，降低爆破能量在巖石節(jié)理面位置的分散，達到減少根底的目的[1-2，12-14]。

圖1 分區(qū)域爆破示意圖

3 降低爆破成本

1）科學設置孔、行距。為控制鉆孔、爆破經費，配合本礦的穿孔設備型號、炸藥的種類、挖掘機的最大挖掘距離等生產參數，對爆破設計進行優(yōu)化。以往應用高段布孔方式一般為雙排孔，邊眼距一般為4 m，行距4 m，孔距6 m，以14 m 段高臺階為例，爆破后巖石平均位移在12 m 左右。但采掘面及運輸鐵路不一定成直線排列，為了確保不同水平臺階能夠均衡生產，當高水平臺階完成了一段工作面的采掘任務之后，高水平臺階就需要移動運輸鐵路為低水平臺階創(chuàng)造采掘位置，移動后的鐵路線形狀是一條平滑的曲線，不同位置鐵道線路所對應的平盤各不相同，鐵路移路吊車的最大移路步距為11.5 m，平均移路布局為9 m，由于平盤寬度不相同，導致挖掘機不能一次完成全部爆堆的采掘，遺留下的已爆破未采裝部分，在下一次爆破時會出現部分二次爆破，爆破單耗也會相應增加，為了避免浪費炸藥，在條件允許的情況下，優(yōu)先采用單行孔進行爆破。

2）根據實際情況確定爆破孔行數。確定炮孔行數主要包括以下幾個因素：①巖石硬度和地質情況。在采掘順層工作面時，爆震波可以使巖石順巖層滑落，可以考慮減少裝藥量、密打眼，采用雙行孔爆破；②臺階段高和電鏟的采掘參數：在臺階高度大于挖掘機最大挖掘高度時，為保證電鏟安全作業(yè)，需要通過爆破降低臺階高度，應用單行孔爆破效果比較好，對12～15 m 臺階爆破時，單行孔爆破可使臺階下沉1～1.5 m，采用雙行孔爆破時下沉0.5～1 m；③采掘線的移路步距及采掘寬度：在采用雙行孔爆破時，可以增大挖掘機的采掘寬度，相應增加采掘線的移路步距。如果移路步距大于吊車的最大移設步距，則必須改為單行孔爆破；④選用的爆破方式：一般在深孔爆破作業(yè)時，更加適合采用單行孔爆破，將高段臺階的雙行孔、三角形起爆方式改為單行孔，并串聯起爆方式，這樣不僅能夠提高爆破率，降低單耗，而且可以提高爆破質量，在孔距、行距、邊眼距與雙行布孔相同的情況下，經過多次爆破對比試驗，發(fā)現單行孔較雙行孔有鉆機調運較少，提高了鉆機使用率，鉆孔作業(yè)所占用的平盤寬度小。為了進一步提高爆破質量，需要提高鉆孔質量。采用雙行孔爆破時單孔孔深不足時，只要相鄰行炮孔孔深符合設計標準，產生根底的可能性就比較低，實行單行孔爆破時，必須保證鉆孔深度達到設計標準，適當超深，保證爆破質量。

通過采用科學合理的布孔參數，使爆破單耗平均下降12.5 g/m3；穿孔延米降低10.5%；爆破質量明顯改善，大塊率下降9%以上；高段臺階下沉率提高5%，電鏟裝車時間縮短3.5 min/列。

東露天礦煤層采空區(qū)較多，煤炭采區(qū)炸藥單耗變化較大，撫順東露天礦礦修改煤炭采區(qū)的布孔參數，采用了直徑80 mm 的小直徑乳化炸藥進行不耦合爆破和空氣柱爆破，既降低炸藥單耗，又減少了煤炭粉碎圈的范圍，使破碎更均勻。在提高煤炭塊度方面取得了較好的成效，煤炭炸藥單耗由原來的105 g/m3降低到65-75 g/m3[15-16]。

4 結語

通過對撫順東露天礦礦爆破工藝進行分析改進，爆破質量有所提高，采區(qū)爆破后殘留根底有所減少。通過采取減震措施，降低了爆破震動對礦坑周邊建筑物的影響。通過優(yōu)化爆破參數，降低了炸藥單耗，提高了鉆機使用率。取得了較好的經濟效益和社會效益。