淺談銅-曼露天礦山提升爆破質量對后續生產組織的影響

譚明洪

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

隨著銅-曼露天礦山生產規模的擴大，近年來礦山采剝總量年年攀升，穿孔爆破工作量和施工組織難度大幅度增加。同時越來越多的大型鏟裝運輸設備投入到生產現場，給礦山的生產組織及安全管理提出了新的挑戰。其中，尤為突出的是因系列的爆破質量問題造成設備鏟裝效率下降，以及設備被邊坡浮石和傘巖打砸等的安全事件頻發，增加了礦山生產及安全成本。

針對所述問題，在保障礦山當前正常生產運行的情況下，通過采取一定的技術措施，提升爆破質量，改善設備施工安全環境，從源頭上遏制設備零星打砸事故的，降低礦山安全生產風險。經過一系列針對性的探索與研究之后，其復雜地質狀況爆破質量差的問題已逐漸得到有效改善。

1 實踐內容及預期目標

（1）探索提升爆破質量的技術措施和方法。

（2）提高鏟裝設備、運輸設備的生產效率。

（3）降低設備打砸等零星事故的發生頻次。

2 具體實施的技術路線和方法

2.1 實施的現有技術支撐

（1）礦山引進了高精度數碼電子雷管替代傳統的非電導爆管雷管，作為礦山爆破施工的起爆器材。并經過多年實踐和改善，該型起爆器材在安全、效率、質量等各方面性能均完全符合礦山生產的要求。

（2）本項目研究在2018年制定的銅曼采場露天爆破施工技術參數標準的基礎上，結合當前礦山實際的需求，作進一步調整和完善。

（3）3Dmine礦業工程軟件在礦山露天爆破技術設計中的應用進一步拓展，并與數碼電子雷管等新型起爆器材高度適應，能充分發揮其高精度性、可靠性和靈活性，在爆破施工現場實踐指導性更強。

2.2 實施的技術路線和方法

（1）銅曼采場大理巖、矽卡巖、片巖三種混合巖性區域的爆破孔網密度、布孔方式、炸藥單耗及水孔孔網加密系數等參數優化。

（2）結合與礦山鉆爆工作的復雜的特征，開展爆破施工水孔填塞工藝的改進和試驗研究，改善水孔填塞質量和爆破效果。

（3）應用3D-mine礦業工程軟件優化露天爆破起爆網路設計，改變爆堆移動和弱拋擲方向，進一步增強爆破設計的現場可操作性、靈活性和實踐指導性，見下圖1所示。

圖1 3Dmine軟件露天爆破設計模塊的應用

（4）采用PVC管護孔技術措施，提高鉆孔質量。一方面，降低了二次補孔或重鉆炮孔造成的額外成本；另一方面，提高爆破施工質量，減少爆后根底的產生，從源頭上改善爆破效果，見下圖2所示。

圖2 鉆孔現場采用PVC管護孔措施

（5）臨近邊坡采用梯段式鉆孔爆破的施工工藝，減少爆破振動對邊坡的損壞，降低邊坡維護成本，提高臨近邊坡爆破質量，施工方法及原理詳見下圖3所示。

圖3 臨近邊坡梯段式爆破方法原理示意圖

（6）露天高臺階邊坡，采用一次性拋擲爆破的方法，降低剝離施工難度和安全風險，縮短施工周期，節省施工成本。

3 實施的成果

按照既定的實施技術路線，開展工作，通過多次的探索和實踐，初步取得了以下幾項成果。

3.1 設備打擊事故迅速遏制

2020年度采剝施工區域發生因傘巖和高邊坡浮石打砸設備的事故較去年大幅度減少，事故造成的財務損失大大降低。從客觀上來說，若爆破效果不佳，礦巖塊度不均勻、爆堆松散性不夠，設備在鏟裝過程中極易形成上部傘巖和浮石大塊，進一步構成對生產設備的安全隱患，乃至是造成設備打擊事故。

據統計，2019年因邊坡垮塌打擊設備事故、邊坡滾石打擊設備事故6起，2020年2起同比下降67%；2019年因邊坡垮塌打擊設備事故、邊坡滾石打擊設備損失金額58450元，2020年為7000元，同比下降88%。

3.2 設備鏟裝效率大幅度提升

據統計，2020年1～11月，穿爆工序平均炸藥單耗0.47kg/m3，較2019年同比增加了0.03kg/m3；電鏟臺班效率自2019年的3385 m3/臺班，提升至2020年的3905m3/臺班，同比提高了15%；4.5m3挖機臺班效率自2019年的1310 m3/臺班，提升至2020年的1453m3/臺班，同比提高了11%，由此可見，炸藥單耗的增加對生產效率和成本的影響較大，詳見下表1所示。

表1 近兩年礦山爆破、鏟裝單位成本統計

但就礦山而言，對于如何平衡生產效率與爆破成本和質量的關系，是一個多方面、多層次、多因素的復雜綜合性問題。需從統籌企業生產經營的實際情況出發，全方位、系統性的進行論證研究，綜合評定穿爆工序對礦山生產運行的影響權重，以此來權衡爆破成本在礦山生產成本中的比重，從而確立完整的炸藥單耗管控體系。

3.3 穿爆和鏟裝綜合成本顯著下降

若按礦山每年1600萬m3的采剝總量，爆破比例為100%，電鏟和4.5m3挖機鏟裝總量分別各占50%的基數進行測算，爆破成本因炸藥單耗的提高而增加了320萬元，但鏟裝設備總裝車成本卻因設備生產效率的提高而減少了1272萬元，詳見下表2。

表2 穿爆及鏟裝成本統計情況

顯然，從經濟效益的角度來看，在一定程度上可控性的適當增加炸藥單耗，對礦山生產成本的影響是有益的。

3.4 爆破技術與施工組織效率極大改進

（1）針對地形條件復雜、安全施工條件不利的高臺階邊坡，經過多次實踐并優化改進后，探索出一種高臺階弱拋擲爆破新方法和新工藝，一次拋擲爆破施工可以完成拋擲搬運廢土量約30%，極大的加快剝離施工進度，節省廢土搬運成本。

（2）針對臨近邊坡區域的爆破施工，創新性的實踐摸索出一種新的邊坡控制爆破技術和施工方法，有別于傳統的邊坡預裂及減震控制爆破技術，此種方法可大幅提高施工效率，同時又能較好保障邊坡面的完整性。

（3）針對以往爆破技術參數標準與當前生產能力的適應性問題，在實際生產中經過大量的“實踐—調整—再次實踐—優化”等反復驗證和總結，補充并完善了銅-曼露天礦山穿孔爆破技術參數標準，同時提高了爆破質量，爆區大塊率和根底進一步下降。得出以下表4所示的2020年最新修訂鉆爆參數取值標準。

表3 孔網參數與炸藥單耗標準

巖層富水性區域將采取特殊的加密布孔方式，加密系數是0.70～0.85，即該水孔區域孔網參數應是其正常孔網參數與加密系數的乘積。其中，大理巖水孔區域孔網加密系數為0.70～0.85，矽卡巖水孔區域孔網加密系數為0.75～0.80，片巖水孔區域孔網加密系數為0.80～0.90。

經實踐總結發現，針對軟弱、堅硬巖性接觸帶的爆破，可采取不同的爆破孔網參數，適當調整孔排距，改變爆破時爆堆移動方向，可減少因軟弱巖層帶造成爆破能量泄露等因素的影響。

4 結論

從近年來礦山生產的實踐來看，除了優化生產組織管理、保障設備完好率和出勤率等因素之外，提升爆破質量是礦山設備生產效率得以大幅度提升、生產成本下降的一個重要原因。

經過銅-曼露天礦山生產實踐表明，適當增加炸藥單耗，并采取上述系列的技術措施，可有效改善爆破質量，實際的效果主要有：一是生產效率大幅度上升，綜合成本下降，礦山生產要素結構和發展質量進一步提高。二是從源頭上遏制了采剝施工現場設備打砸安全事故的發生。三是創新性的提出并實施了臨近邊坡梯段式爆破方法、高臺階拋擲爆破快速施工方法、積極探索粗粒度巖粉水孔填塞等新工藝。