三道莊礦爆破參數的優(yōu)化研究

劉 亮，穆永慶，來永恒

(洛陽欒川鉬業(yè)集團礦山公司， 河南洛陽市 471500)

三道莊礦爆破參數的優(yōu)化研究

劉 亮，穆永慶，來永恒

(洛陽欒川鉬業(yè)集團礦山公司， 河南洛陽市 471500)

根據三道莊露天礦的實際，以穿孔爆破鏟裝綜合采礦成本最低為原則，以石英角巖為例，通過優(yōu)化實驗，對原有深孔微差爆破參數進行了優(yōu)化。爆破優(yōu)化后延米炮孔爆巖量顯著增加，炸藥單耗明顯降低，降低了采礦綜合成本，取得較好的經濟效益。

臺階爆破;炸藥消耗;孔網參數;采礦成本

1 簡介

河南省欒川縣三道莊鎢鉬礦床，是世界級的大型鎢鉬礦床，具有品位高、儲量大、礦體厚大、構造簡單、可采性好等特點。礦石主要為矽卡巖，巖石為大理巖、矽卡巖、硅輝石角巖、石英巖、變細晶正長巖，礦石硬度系數f=12～16，巖石f=8～14。

自1960年代末開始開采至2005年底前，主要以地采為主。為了合理利用資源，1990年代初開始露天采場建設，2006年7月形成30000 t/d的露天開采生產規(guī)模，屬國內大型有色金屬露采礦山。

該礦自露采以來，在潛孔鉆機穿孔的臺階爆破方面，積累了豐富的經驗。隨著規(guī)模的增大，為了適應生產，近兩年公司先后購進了KY－250鉆機8臺、KY－310A型鉆機3臺，逐步替代了潛孔鉆機，這就要求對孔網參數進行調整和進一步優(yōu)化。對于石英角巖，根據實際單位炸藥消耗量，確定孔網參數分別為6 m ×8 m(D250)，7 m ×11 m(D310)，炸藥單耗0．50 kg/m3左右。在生產實踐中發(fā)現爆破參數仍可進一步優(yōu)化。

2 可行性研究

對于垂直孔堵塞長度可由經驗公式:Lt=(16～32)d確定，式中，Lt為堵塞長度，m;d為炮孔直徑，m。隨著堵塞長度的減少，爆破破碎程度提高，平均塊度減少。為了充分提高炮孔利用率，使爆破量增大，同時改善爆破塊度，應調整堵塞長度與裝藥長度的比值。當該比值由1．07∶1改變?yōu)?．75∶1 時，裝藥高度為8．3 m，堵塞長度為6．2 m。炮孔利用率明顯提高，由原來的51．7%增大到57．2%。在現場施工中，堵塞長度保證在6．2 m以上就能保證爆破安全，若堵塞長度太大，不但造成炮孔利用率低，而且在上部可能出現大塊。生產實踐中，炸藥單耗在0．45 kg/m3，爆破效果也較好。以正常臺階為例，各參數最佳標準為:超深2．5 m，充填6．2 m，炸藥單耗為0．45 kg/m3。依據單孔藥量公式為:

式中，Q為炮孔裝藥量，kg;q為炸藥單耗，kg/m3;a為孔距，m;b為排距，m;e為炸藥換算系數，取1．1;h為臺階高度，取12 m。

反推出炮孔適宜的負擔面積S，即a×b為86．7 m2，當采用正三角布孔時，排距與孔距的關系為b=a×sin30°=0．866a，大體得出孔網為排距8．5 m，孔距為10．0 m。實踐證實，在保持孔網面積不變的前提下，通過減少排距、增大孔距，即增大孔的密集系數，可有效地改變破碎質量，據此三道莊礦可采用排距7．0 m、孔距12．0 m的孔網參數，與以往的孔網相比增大了9%左右。

3 孔網參數與炸藥單耗優(yōu)化實驗

孔網參數優(yōu)化的原則是:在保證爆破效果良好的前提下，以提高延米爆巖量，降低穿孔、爆破、鏟裝綜合成本為目標，確定典型礦巖條件下的合理的炸藥單耗和最大孔網參數。

根據單孔藥量公式，在臺階高度確定的前提下，炮孔所承擔的爆破面積(變量1)與炸藥單耗(變量2)成反比，本實驗將其中變量1固定化，對變量2進行最優(yōu)化處理，再以最優(yōu)化的變量2優(yōu)化變量1，反復實驗，結合整體爆破效果，直至獲得該礦巖的最佳爆破參數。實驗數據見表1～表3。

通過連續(xù)生產實驗，爆破后塊度有所增大，但并不影響鏟裝效率，優(yōu)化后單耗下降0．05 kg/m3，孔網參數增大9%，單位成本降低0．3元/m3，對于3 萬t/d的生產規(guī)模，年可節(jié)省剝離成本100萬元。

表1 優(yōu)化實驗數據統(tǒng)計

表2 優(yōu)化前后爆破參數比較

表3 優(yōu)化前后鏟裝效率對比

4 存在問題及處理方式

在現實生產中，同一段場地內巖性類別不單一，巖體構造及臺階實際高度往往有所變化，具體應用時，應以實驗結果為依據，根據現場實際情況進行適當調整。

(1)有時在同一臺階存在上部為石英角巖(f=8～12)、下部為透輝石斜長石角巖(f=12～18)的情況，應根據透輝石斜長石角巖的厚度適當減小孔網面積，適當增加炸藥用量。

(2)在三道莊礦床存在幾條大破碎帶，巖層節(jié)理和裂隙發(fā)育，這些都會對爆破塊度產生影響，炮孔方向應盡量與破碎帶、主要節(jié)理面和裂隙的方向垂直，以避免因爆破能量散失而導致大塊率高的現象。

(3)因穿孔孔深有一定的考核范圍，只要在設計孔深±0．5 cm的范圍內，均符合標準，鏟裝時司機的操作水平及技術人員標定標高的準確性都會導致臺階高度發(fā)生變化。當臺階高度明顯低于設計標高時，應適當減小孔網，否則在相同炸藥單耗下會因設計藥量偏大而致使充填不足出現安全隱患。當臺階高度明顯高于設計標高時，應適當增大孔網或增加炮孔充填高度，否則會導致不必要的炸藥浪費。

5 結論

(1)通過實驗獲得了石英角巖的合理爆破參數，與以前相比，孔網面積增大了9%左右，炸藥單耗降低了10%左右，成本降低了0．3元/m3，有效提高了炮孔利用率、降低了穿爆成本。

(2)為三道莊露天礦其它巖性的爆破參數優(yōu)化提供了合理的實驗方案，應逐步通過生產實驗，對其它典型礦巖進行爆破參數優(yōu)化，以盡量減少成本，使利潤最大化。

［1］ 劉殿中．工程爆破實用手冊［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1999．

［2］ 王 清，史維祥．采礦學［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2005．

［3］ 高文遠，趙興家．蘭尖鐵礦爆破參數優(yōu)化［J］．金屬礦山，2000，(4)．

［4］ 程建勇，王春毅，林衛(wèi)星．露天臺階深孔切割崩落處理多層復合空區(qū)的工程實踐［J］．采礦技術，2008，(5)．

［5］ 王永紅，王春毅，程秀升．洛鉬集團礦山公司節(jié)能減排主要措施與實施效果［J］．采礦技術，2008，(5)．

2010－10－27)

劉 亮(1983－)，男，山東泰安人，助理工程師，主要從事礦山爆破工作，Email:yangqiang513@126．com。