大寶坡石灰石礦AtlasD7型鉆機穿孔爆破參數優化

王友國　晁建偉

(1.重鋼礦業有限公司大寶坡石灰石礦；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

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大寶坡石灰石礦AtlasD7型鉆機穿孔爆破參數優化

王友國1晁建偉2

(1.重鋼礦業有限公司大寶坡石灰石礦；2.中煤科工集團重慶研究院有限公司)

摘要在分析大寶坡石灰石礦AtlasD7型鉆機功能特性的基礎上，通過調整其穿孔參數，優化了爆破孔網參數和裝藥結構，采用優化后的參數進行工程實踐，爆破效果得到了明顯改善，提高了穿鑿及挖裝效率。

關鍵詞AtlasD7鉆機穿孔爆破單孔爆破量爆破參數裝藥結構

大寶坡石灰石礦設計能力為80萬t/a，目前主要在南部采場西翼進行作業，AtlasD7型鉆機為大寶坡石灰石礦新引進的高效率、多功能的現代化穿孔設備，生產中直接用于南部山頭石灰石穿孔作業，并輔助用于穿鑿掘溝炮孔、處理臺階炮孔根底等。在實際使用過程中采用該型鉆機原有的爆破作業參數，未對其進行優化，致使爆破材料損耗高、爆破效果差，嚴重影響了作業點的安全高效生產。為滿足大寶坡石灰石礦作業點的生產需求，對AtlasD7型鉆機穿孔爆破參數進行優化。

1AtlasD7型鉆機性能參數及存在問題

1.1AtlasD7型鉆機性能參數

AtlasD7型鉆機屬接桿式鑿巖工具，釬桿隨孔深的增加而加長，釬桿用螺紋連接，具有抗彎曲能力強、螺紋根部強度大、應力集中小、傳遞能量效率高、拆卸方便等優點。具體性能參數有：鉆頭外徑115 mm、鉆桿外徑51 mm、鉆桿長3 660 mm、設計孔深10 m，鉆進速度分別為1.70，1.63，1.60 m/min。

1.2存在問題

AtlasD7型鉆機采用的爆破參數見表1。

表1　爆破參數

爆破施工過程中，對同段高、同巖性炮區的穿孔參數理論上是一致的，但由于穿孔作業條件的復雜性，最小抵抗線、孔距、排距、孔深等實測孔網參數與設計值總有不同程度的出入，通常以實測孔網參數為依據逐一計算炮孔裝藥量。依據表1進行爆破作業，單孔爆破量486 t/孔，單耗0.33～0.38 kg/m3，存在的問題有：①爆破效果較差、塊度不均一、單孔爆破礦石量少、鉆機作業炮孔較多、成本增加；②采場工作面增多時，鉆機行走增多、效率降低；③裂隙、斷層等因素影響了穿孔效率及爆破質量；④設備隨著工作時間的增加，性能降低，作業率逐年降低，此外，新員工操作熟練程度不高也在很大程度上降低了作業效率。

2穿孔爆破參數優化

2.1孔網參數2.1.1臺階高度(H)

臺階高度按鏟裝設備型號和開挖技術條件確定，主要為提高鉆孔、爆破和鏟裝效率設計。一般來說，經濟的臺階高度為12～18 m，根據大寶坡石灰石礦相關設備型號及開挖條件，優化后的臺階高度(H)為10 m。

2.1.2前排鉆孔的底盤抵抗線(Wd)

底盤抵抗線計算公式為[1-3]

(1)

式中，Wd為底盤抵抗線，m；H為臺階高度，m；α為臺階坡面角，一般60°～70°；B為從鉆孔中心至坡頂的安全距離，m。

Wd需根據實際條件不斷調整，按鉆孔作業條件計算：①傾斜孔，Wd≤6.1～6.6；②垂直孔，Wd≤2.5～3.0；③按臺階高度，Wd=(0.6～0.9)H；④按炮孔孔徑倍數，一般為鉆孔孔徑的20～50倍，則Wd為2.2～5.5 m。Wd受多種因素影響，變動范圍大，實際生產過程中可結合炸藥性能確定最佳數據，本研究確定Wd為4～5.5 m。

2.1.3鉆孔深度(L)

為使臺階平整、采場規范，本研究結合實際爆破點孔口高程計算L，取值為10.75～11.4 m。

2.1.4裝藥長度(l1)

根據大寶坡石灰石礦實際情況，采用乳化炸藥和2#巖石炸藥制成混合裝藥。為保持炮孔線密度均勻，達到降低大塊率、提高破碎效果的目的，本研究l1取值為6.75～7.75 m。

2.1.5堵塞長度(l2)

按孔徑20～40倍取值，l2=2.2～4.4 m；按不小于底盤抵抗線的0.75倍取值，l2=3.7～4.1。經綜合分析，本研究確定l2為4 m，堵塞物料以小粒度巖粉或泥土最佳，若用巖渣，則適當增加堵塞長度以確保安全，但爆破效果未必最佳。

2.1.6超深(h)

根據經驗公式h=(0.15-0.35)Wd，可計算得：h=0.75～1.4 m。超深過大或過小將導致炸藥浪費，為此，結合實際生產情況，本研究確定h為0.75～1.75 m，具體生產過程中h由技術人員核算確定，以便達到更好的效果。

2.1.7孔距和排距

孔距計算公式為[4-5]

(2)

式中，m為炮孔密集系數，其值通常大于1，在寬孔距爆破中則為3～4或更大，本研究第1排孔距確定為5 m。

采用三角形布孔原則，使炸藥能量相對均勻，則排距b=asin60°≈4.33 m，后排可適當加大孔網(間排距為5.5 m×5 m，一般情況下，間排距為5 m×4 m)。

2.2裝藥結構

大寶坡石灰石礦曾采用間隔式裝藥方法，因炮孔淺、裝藥高度較高、飛石難以控制，取得的爆破效果不理想。而后一直沿用連續裝藥結構，連續裝藥結構的要求有：

(1)對需要克服底盤夾制作用較大的炮孔，采用組合裝藥結構，控制裝藥長度。

(2)不均質層狀巖體適宜采用間隔裝藥結構，將藥包放置于最堅硬部分，在軟弱部分進行堵塞和充填。

(3)如在(1)、(2)情況下采用了間隔裝藥結構，注意上部裝藥量的1/3～1/4中間用堵塞料分開，上部藥包至孔口的距離應不小于其與臺階坡面的垂直距離。

3工程實踐

3.1爆破效果

依據優化后的爆破參數，在大寶坡石灰石礦南部采場西翼進行了爆破作業，平均單孔爆破量513 t/孔，單耗0.29～0.31 kg/m3，爆破效果得到了明顯改善。同時鉆機穿鑿淺孔，爆破時降低了爆破地震效應，提高了穿鑿效率，改善了破碎質量，降低了炸藥單耗、減小了后沖，取得了爆堆集中的效果。穿鑿淺孔使設備的優點得到了充分體現，有效降低了設備的維護費用，節約了生產成本。

3.2經濟效益

提高鑿巖生產率的重要途徑之一是提高鑿巖機的純鑿巖速度，本研究以鑿巖速度(V)作為驗算取得經濟效益的指標，計算公式為

(3)

式中，A為單次沖擊功，J；N為沖擊頻率，Hz；η為能量利用律，一般取0.8；a為比功，J/cm3；kd為釬桿不變時釬頭直徑對排粉效果的影響系數；d為釬頭直徑，mm。

經計算，Vs=314.29 mm/min(生產實際測定，增加了洗孔工序)，Vy=1 643.3 mm/min(淺孔試驗獲得，接近理論數據1.63 m/min)。

以穿孔位置及參數合理計算，節約穿孔費用2萬元/100萬t，節約爆炸物品費用5萬元/100萬t。

4結語

在分析AtlasD7型鉆機功能特性的基礎上，調整了其穿孔爆破參數，并優化了爆破孔網參數和裝藥結構，使爆破效果得到了明顯改善，可供類似礦山參考。

參考文獻

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(收稿日期2016-01-07)

王友國(1979—)，男，工程師，碩士，400000 重慶市大渡口區。