露天煤礦節能降耗中降低爆破成本的研究

鄧明

摘 要：對于露天礦山而言，開采過程中有很多問題需要解決，例如如何選擇最優采礦方法，實現安全采礦，降低采礦的成本，是露天煤礦開采過程中的一個關鍵問題。由于露天采礦的能源消耗較大，因此必須要加強對采礦過程中的成本控制。本文從節能降耗的角度對降低采礦過程中的爆破成本的方法進行分析，旨在促進采礦行業的發展。

關鍵詞：露天采礦 節能降耗 成本控制 爆破成本

中圖分類號：TD824 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）12-0-02

引言

隨著經濟社會快速發展，對能源的需求越來越大，對煤礦的開采工程量越來越大。總體來講，當前我國的煤礦資源儲量豐富，但是開采效率不高，尤其是對于一些露天煤礦而言，開采過程中有很多問題需要解決，例如開采過程中的安全問題、技術問題、成本問題等。采礦企業對采礦安全管理的重視程度很高，采礦過程中很注重做好規劃與管理，選擇最優的采礦工藝，減少采礦過程中的安全事故率，提高采礦效率。但是由于采礦的成本消耗很大，屬于高能耗行業，所以成本支出也比較高，如何控制成本也是采礦企業必須要重視的問題。就當前情況來看，有的煤礦企業對采礦成本的控制和重視程度不夠高，所以在采礦過程中能耗依舊比較高、成本消耗過大。在綠色節能理念發展指導下，露天采礦過程中必須要對采礦決策進行優化，本著節能降耗的意識、理念，找到最優的采礦工藝，對采礦過程中占比最大的爆破成本進行控制。

一、采礦中的爆破成本與節能降耗的關系

從當前我國采礦行業的發展來看，露天礦山工程開采過程中出現的成本消耗越來越高，而且在生產過程中的安全系數升高，例如爆破危險、觸電危險、起重安全隱患等，越來越多的安全隱患導致煤礦生產過程中要不斷改進技術、改善設備，所以消耗的成本更高。露天煤礦開采過程中，選擇何種采礦工藝，選擇何種機械，選擇什么給藥方式，都會對采礦過程中的環節產生影響。爆破是露天礦山開采過程中的一個重要環節，必須要經過爆破才能為開采做好準備，爆破過程中技術不規范可能導致爆破傷害，爆破之后工人進入工作面太早從而導致中毒。與此同時，爆破過程中的成本消耗很高，對煤礦企業的經營效益帶來極大影響。近年來，節能降耗成為煤礦生產過程中的重要目標，也是知道煤礦開采的依據，在露天采礦工作中逐漸的實施節能降耗，要從每一個環節著手，爆破是最主要的能耗環節，對環境污染也比較嚴重，因此在實際工作中，必須要結合節能降耗的相關理念，采取有效的節能、降耗措施，對爆破成本進行控制。實際上，節能降耗與爆破成本之間的關系十分緊密，爆破成本指的是在爆破過程中的所有成本支出，比如機械設備的使用和維修費用、給藥數量和藥物類型、人員工資等，節能降耗是在爆破過程中采用新型技術對原材料用量進行控制，減少環境污染的過程，是提高爆破水平，并且降低爆破成本，減少環境污染的重要途徑。露天采礦行業只有緊隨社會的發展步伐，采用新技術，對爆破方案進行優化，，做好節能降耗工作，才能真正實施露天采礦行業的可持續發展。

二、影響露天采礦爆破成本的因素

采礦是一個系統性問題，露天采礦過程中影響采礦成本和采礦效率的因素有很多，各種因素之間的聯系十分緊密，如果將采礦過程中的各種因素孤立起來，單純地去研究某個問題，都是不完善的，不切實際的，因此對采礦過程進行優化，就必須要進行系統性分析，如果單純地依靠技術人員對整個采礦過程進行分析，必然會出現很多遺漏，所以要對采礦過程中的成本消耗進行系統性分析，提高采礦決策水平。例如在某一露天煤礦開采中，冬季相對寒冷干燥，一般礦區土壤解凍的時間是4-5月份，由于冬季氣溫寒冷，所以土壤的冰凍深度較大，達1～2m，凍土的爆破是一個重點和難點，在凍土的剝離爆炸量控制中，一般為50萬立方米，炸藥的單位損耗基本控制在每立方米0.62kg左右，這只是理論計算的成果，從多年生產經驗來看，在實際生產過程中，單位損耗量基本在每立方米0.7kg左右。因此，礦區的地質結構越復雜、地形越復雜、礦區的縫隙發育和斷層結構較多，都會導致爆破采礦的成本增加。

影響爆破成本的因素主要有以下幾個方面：

1.技術問題

技術是影響爆破安全性與爆破成本的重要因素，提高爆破技術水平對于整個成本的控制都有十分重要的作用，而且通過技術創新還能對采礦行業的發展起到促進作用。在爆破技術研究中，主要是從爆破綜合技術的研究著手。例如對炮眼間的距離進行控制，形成炮眼抵抗線主要以巖體的綜合特性和相關數據進行分析，從而在爆破過程中可以根據設計情況分析炮眼鉆眼的質量要求以及難度。另外，爆破中的鉆孔也是一個重要步驟，技術性要求較高。孔的深度、傾斜度、鉆孔精度等都是影響爆破成本的重要因素。尤其是在一些露天礦產開采過程中，邊坡環境質量直接影響了鉆孔的難度。對土石方進行開挖的時候應該要選擇合理的臺階高度、炮孔傾斜度、超深。合理的臺階高度可以控制爆破成本，提高提高鏟裝效率。傾斜孔的傾斜程度也是影響巖石破碎程度、爆堆的松散度的因素，可以減少底盤抵抗線過大的影響，而且還能防止爆破過程中產生的氣體從前面的排藥包頂部過早的泄露到大氣中，減少環境污染。合理的超深可以消除跟坎，但是超深過大會導致爆破過程中的炸藥用量和機械設備的消耗增加。

2.給藥量

爆破過程中的重要材料是炸藥，合理選擇炸藥，對炸藥的用量進行合理控制是提高爆破水平，減少爆破成本的重要途徑。對炮眼里面進行裝藥的時候，對炸藥量進行控制要做到均勻分配炸藥的整體數量，從而實現對整個爆破用藥量的控制。此外，在炮眼周邊爆破處理過程中，要控制炸藥的質量以及給藥結構的穩定性和合理性，采用導索爆的方式可以提高炸藥的利用效率。在研究炸藥對成本的影響關系時，經常考慮的一個概念是炸藥單耗，炸藥單耗對于爆破成本的影響十分大，在實踐過程中，炸藥單耗往往會因為地質條件不同而不同，即時是同一個工程中的不同區域也會有差別，地質結構成為影響炸藥單耗的主要因素。炸藥單耗的增加會降低采礦爆破過程中的大塊率，但是也會增加爆破的總成本。但如果炸藥單耗較低，則在爆破的過程中出現較高的大塊率，還需要進行二次破碎，也會帶來成本費用增加，而且還會影響鏟裝效率。所以從經濟角度來講這是不合理的。必須要在實踐過程中不斷摸索，找到最合適的炸藥單耗。在實際爆破施工過程中往往有一些棘手的情況，比如某露天礦場的表層良好，屬于硬度較高的石塊，但是這部分石塊中的鉆孔因為填塞不能裝藥，影響了石塊的爆破水平，大塊率太高。endprint

3.安全和環境問題

采礦的安全與采礦成本之間有很大關系，出現安全事故會導致采礦工程被耽誤，提高成本消耗，尤其是在爆破工程中，爆破安全性影響了煤礦的發展，嚴重的時候如果帶來人身傷亡，還會導致更大的損失。另外，采礦帶來的環境污染也與成本有緊密聯系。環境污染嚴重是露天礦產爆破過程中的一個重點問題，環境污染太過嚴重，煤礦生產可能會被叫停，所以必須要開展煤礦生產的優化，減少環境污染，使其符合節能、綠色的新理念。

三、露天采礦節能降耗中降低爆破成本的策略

在露天采礦節能降耗過程中，首先要考慮降低爆破成本，針對炸藥的裝藥結構進行改善，對爆破技術進行設計和優化，對炸藥進行合理選擇，實施分區爆破都可以減少爆破過程中的成本消耗，也能實現節能降耗的目標，符合綠色生產理念。

1.對裝藥結構進行改善

炸藥是爆破過程中的重要原材料，在爆破過程中，裝藥的方式是否可行合理、裝藥的結構等都會影響爆破成本。在傳統的生產過程中，進行裝藥的時候一般選擇在連續柱狀裝藥結構，這種結構有很大的弊端，即需要進行二次爆破，而且對炸藥造成了浪費，導致爆破過程中的成本過高，影響煤礦企業的經濟效益。對裝藥的方式進行改善時，可以采取分段裝藥結構，在爆破裝置的底部裝入的炸藥量大約為總炸藥量的三分之二左右，然后采用空氣間隔的方式，再裝入剩下的炸藥量。兩段藥分別起爆，可改善爆破效果。這種裝藥方式產生的良好效果主要是炮孔間隔裝藥方式改變了藥柱與炮孔壁之間的接觸關系，降低了壓縮應力波以及爆轟過程中的氣體產物作用對孔壁的初始壓力，因此在爆破過程中不會形成碎區，或者直接減少了碎區的范圍，不僅節約了炸藥，還能減少能源消耗，降低對環境的影響和破壞。

2.對爆破設計及方法進行有效的優化

爆破方法和技術的優化是提高爆破效率，減少爆破成本消耗的主要措施，在進行設計的時候，為了達到最佳的爆破效果，得到最合理的爆破方案，可以從以下幾個方面著手：首先要對地質環境進行了解。地質監測是采礦過程中的一個重要內容，尤其是對于一些地質環境比較復雜的地區，加強地質勘探和監測是工程建設的前提，對地質情況進行了解之后才能確定科學合理的施工方案，對地質勘探過程中的各種問題加以解決。在地質環境監測過程中有多種測繪技術，例如GPS技術、RTK技術等，可以為采礦企業提供更多真實、準確、有效的地質環境信息，便于開展采礦方案的確定與設計。而且隨著測繪技術的不斷發展，GPS技術還與其他技術進行結合，比如GPS-RTK技術，是GPS技術與RTK技術結合產生的一種新技術，不僅可以實現對各種工程位置的定位，還能及時將位置信息傳輸給相關的控制系統，及時對數據進行分析和整理，提高地質環境監測水平和效率。在進行監測的時候應該要隨時對測量的過程進行觀測，得到實時數據，并且立即對數據進行分析，為爆破方案設計提供充足的數據支持。第二，對爆破方案進行設計。在具體的爆破方案設計過程中，需要設計的關鍵參數有孔網的參數、孔深、底盤抵抗線，要對這些參數進行綜合分析計算之后，得出最合適的爆破炸藥量，提高炸藥的利用率，降低炸藥的能耗。達到最佳爆破效果。另外，在選擇爆破方法的時候，應該要按照規定對炸藥的裝置、分段或填塞等過程進行控制，從而實現爆破過程中各個環節的優化，實現爆破的合理節約，避免出現浪費。

3.對炸藥進行合理控制

3.1對炸藥進行合理選擇。爆破過程中炸藥是最關鍵的材料，炸藥質量會直接影響炸藥的爆破效果。在選擇爆破炸藥的時候應該要結合露天采礦的實際工作環境，對爆破區域的巖石性質進行了解，選擇的爆破炸藥威力要和巖石的性質保持匹配。如果是比較堅硬的巖石，密度較大，產生的波阻抗很大，所以在選擇炸藥的時候需要威力較大的炸藥才能對巖石進行破碎，達到相應效果。但炸藥的威力也不能太大，如果威力太大，會導致巖體爆破之后出現較多的縫隙，影響巖體的破碎能力。另外，在爆破過程中還應該要對炸藥的材料結構進行調整，例如對爆破網的結構進行調整，避免在爆破過程中非電導爆管雷管段太多。傳統的爆破結構中，導爆管的長度不相同，就直接引起導爆管雷管纏繞的問題，造成大量的資源浪費。

3.2適當增加炸藥單耗。當前我國露天礦產生產過程中對巖石進行爆破的時候一般都進行成本定額，爆破部門在設計爆破方案的時候一般都會考慮到成本因素，主要的做法是對炸藥的單耗進行控制，在控制炸藥單耗的時候不能為了控制成本而無條件限制單耗量，應該要適當增加單耗，提高爆破塊度的均勻性、 減小爆破平均塊度，從而能夠提高巖石和礦產的鏟裝效率。

4.采用新型爆破技術

爆破技術是影響爆破效率以及爆破成本的關鍵因素，隨著我國科學技術的不斷發展，在爆破技術方面也有了很大程度的提升，而且隨著爆破技術的提升，還能節省大量炸藥，降低成本，節約能源。例如逐孔起爆技術的應用，可以提高爆破效率和爆破質量，逐孔起爆技術是近年來在國內礦山資源開采過程中應用的一種新技術，相對于傳統的爆破技術而言，這種技術更加安全可靠，在爆破參數相同的情況下，這種技術比傳統的微差爆破的均勻性更好，能夠降低大塊率，而且爆堆的伸出、沉降也更加合理，還能提高電鏟鏟裝效率，減少爆破過程中機械設備的故障率，降低成本，具有十分明顯的綜合效益。另外，在爆破過程中可以加強對新型的爆破器材的應用，新的爆破其次可以對多種不同的礦山巖石進行爆破，尤其是一些比較特殊的環境，炸藥和巖體的匹配程度越高，達到的爆破效果越好；還可以設置科學合理的起爆系統，對相關的參數進行科學計算、設置，提高爆破質量和效率的同時還能節約更多炸藥，節省人力和物力。

5.實施分區爆破

分區爆破是針對不同的區域進行爆破的過程，分區爆破具有較高的效率，能夠針對不同的地區開展不同的爆破方案。在礦產開采過程中，由于不同地區的環境不同，而且爆破環境十分復雜，地質條件差異性較大，而且巖石的厚度不相同，巖石的抗風化能力差異也比較大，所以如果采用同樣的爆破方案是不能針對所有地區都適用的，例如有的地區巖石比較堅硬，有的比較松散，如果給藥量按照統一標準，會極大地影響不同地區的爆破效率，巖石堅硬地區的大塊率可能比較高。實施分區爆破的基礎是要對露天礦產的巖石情況進行了解，結合地質勘探結果，對不同的區域設置不同的爆破方案，實施科學的分區爆破，減少炸藥的用量，將炸藥的性能發揮到極致。

結語

綜上所述，隨著我國經濟水平的不斷發展，在露天礦山企業發展過程中，不僅要注重安全管理，更要注重經濟效益，將成本控制當做礦產開采過程中的重點任務。在采礦過程中，爆破成本是影響開采總成本的重要因素，為了達到節能降耗的目的，應該要不斷降低爆破成本，從當前的生產實踐中可以看出，影響爆破成本的因素主要有炸藥量、炸藥類型、礦山條件、裝置設備等各種因素，為了提高成本控制水平，必須要從多方面著手，加強對各種新型的爆破技術的應用，并且能夠對炸藥的使用方式、單耗等進行控制，從而不斷提高礦產爆破效率，對炸藥進行充分利用。

參考文獻

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