礦巖分離爆破技術在露天采礦中的應用分析

滕 瀟，潘彥文

（1.甘肅蘭金民用爆炸高新技術有限責任公司，甘肅 蘭州 730020；2.紫金礦業集團隴南紫金礦業有限公司，甘肅 隴南 742208）

國家露天采礦技術通常采用松動法爆破技術，雖然滿足技術的成熟但是導致巖礦的整體像同一側偏歪使礦巖混淆，嚴重的限制了采礦的發展。而礦巖分離技術通過電子技術控制雷管進行定時引爆，引爆時間及地點能夠控制且合理，可以較好的實現露天采礦，現已被被廣泛的應用中，為此提出采用礦巖分離技術對露天礦石進行開采。礦巖分離爆破技術滿足合理安全的控制采礦事故、提高采礦效率和精準化程度提高三個主要特點，文章通過其特點進行了礦巖分離爆破技術在露天采礦的應用的分析，研究了礦巖分離爆破技術在露天采礦中的控制要點。最終通過傳統的爆破技術與礦巖分離爆破技術的對比實驗，得出反饋數據，確定文章提出的礦巖爆破分離技術，在實施露天采礦時可以開采能夠開采出質量較高的礦石，并且節省爆破費用，避免了礦巖石的混合。

1 礦巖分離爆破技術在露天采礦的應用

現國家主流的礦巖分離爆破技術已經逐步應用到露天采礦的應用，其應用原理為：由于炮孔周圍巖石的運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動速度最高、爆破作用最集中的方向,是其爆破實現的主導方向。通過控制炮孔起爆的時間順序,改變起爆過程中爆破區域內的瞬間自由面的變化,即可以實現巖石運動方向的控制,從而實現礦石和巖石的分離。

根據礦巖爆破分離技術的原理，其技術主要應用于露天采礦主要應用于鉆孔施工中，是礦巖爆破技術的基礎，主要有巖體及礦體鉆孔兩部分構成。首先，根據采礦時礦體的傾斜變化的不同，阿特撕拉等大孔徑液壓鉆機可布置不同的鉆孔孔徑。其次，為保證整體礦帶的穩定性盡量選取大孔徑鉆機，對露天采礦的后續操作可產生有利影響，起到較好的支撐效果。有關部門工作人員在進行鉆孔操作時，需要記錄好鉆孔的位置及時間，控制好巖體上每個孔徑之間的間隔，計算出巖層間隔處的深度，繼而在后續的爆破中取得良好的應用[1]。例如選取趙溝礦段進行穿孔爆破作業，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。根據各礦段生產規模及礦巖的物理力學性質，采礦作業選用Φ120潛孔鉆機，剝離作業選用Φ165潛孔鉆機。為使礦巖破碎均勻、減少爆破根底、降低大塊產出率、改善爆破質量，設計采用大區微差爆破，非電導爆系統起爆。同時為維護邊坡穩定，邊坡靠幫時，要求施工隊應做好預裂爆破，以便爆破后形成一個平整的終了臺階坡面，提高邊坡穩定性。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爆破[2]。礦石合格塊度為小于1000mm，大塊產出率1%。巖石合格塊度為小于1000mm，大塊產出率1%。為使預裂爆破效果達到相關要求，應根據實際情況優化爆破參數，使其預裂孔半孔率應在80%以上。

根據礦巖爆破分離技術在露天采礦中的應用，其主要設計有鉆孔孔徑、孔距、孔深、布孔方式、裝藥結構、孔超深、最小抵抗線、底盤抵抗線、藥量及單耗、起爆網路設計等方法。在實現其設計的過程中，爆破網路圖的繪制多采取類比法，根據此模式計算較簡單。其炮孔的設計位置與采礦的環境，雷管可實現爆破的范圍大小或爆破技術均有一定的關系。爆破過程中最重要的即為炮孔的分布，在實現炮孔的合理分布時，應充分利用采礦時露天礦區地形，避免創造空面用于減小爆破阻力，炮孔的布置應盡量與巖石層面或斷裂截面處于垂直狀態，降低漏氣的可能性，且避開最低抗線，以防產生沖天炮空炮等，降低了露天采礦的開采效果。提高其爆破效率同時要做好爆破的裝藥結構，主要分為連續裝滿炸藥、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構方式，具體結構圖如下圖1所示。

圖1 裝藥結構圖

2 礦巖分離爆破技術在露天采礦中的控制要點

為使礦巖破碎均勻、減少爆破根底、降低大塊產出率、改善爆破質量，設計采用大區微差爆破，非電導爆系統起爆。同時為維護邊坡穩定，邊坡靠幫時，要求施工隊應做好預裂爆破，以便爆破后形成一個平整的終了臺階坡面，提高邊坡穩定性。進而提出礦巖分離爆破技術在露天采礦中的所需要控制的要點[3]。

首先要控制爆破儲備量的充裕，用來滿足挖掘機持續工作量的要求，通常對爆破量的要求為一次爆破后的巖石量最少可以實現挖掘機2～4個晝夜的連續運輸需要，且巖石塊度的大小應合理分配，經過礦巖分離后的最大巖石塊應小于挖掘機鏟斗的最大寬度。其次應注意整個爆破過程中是否存在爆破危害，爆破時所產生的地面震動、飛出小塊巖石和噪音危害均相對明顯，即應將爆破產生的危害降低在允許范圍內。爆破震動及地震也影響系數的變化，巖石堅固系數f變化介于3～6之間，易開挖，爆破作業量小，爆破振動系數取Kc=0.015。地震設防烈度為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。在整個露天礦場進行爆破過程中，需要根據巖石層的層堆形態不同，集中度或松散程度不同和巖石層覆蓋的薄厚進行不同的爆破方式。最后在進行爆破操作實施前要進行專業人員對施工方案的編制，制定具體安全措施及書寫精準的計算書，經相關部門批準后即可實施爆破工程。礦巖分離爆破技術在露天采礦中的控制要點步驟2所示。

圖2爆破技術控制要點流程

3 爆破技術的對比實驗研究

為保證文章提出的礦巖分離爆破技術在露天采礦中的應用得有效性，進行了以下的實驗論證。實驗采用相同地區，露天礦層相同的地點進行采礦論證。為保證實驗的嚴密性，首先采用傳統的爆破技術對露天礦石進行開采，再采用礦巖分離爆破技術進行同樣操作，作為實驗論證對比，對采礦深度相同時的出礦質量反饋數據進行統計，其實驗結果如圖3所示。

圖3 出礦質量對比實驗

從圖2可以看出，經過實驗，相比傳統的爆破技術，礦石分離爆破技術的出礦質量較高，高出于25%，因此要加快礦石分離爆破技術的創新。

4 結束語

本文對礦巖分離爆破技術在露天采礦中的應用進行分析，根據礦巖分離爆破技術在露天采礦中的控制要點，研究礦巖分離爆破技術在露天采礦的應用，通過對比實驗對出礦質量的數據反饋表明，文章提出的礦巖爆破分離技術具備極高的有效性。希望本文的研究能夠為礦巖分離爆破技術在露天采礦中的應用提供理論依據。