露天礦臺階深孔斜線排間微差爆破優(yōu)化研究

對于露天礦生產(chǎn)來說，樓梯深孔爆炸是大型露天礦的一種常見的爆炸技術(shù)。采掘、運(yùn)輸和排土3個環(huán)節(jié)作為礦山生產(chǎn)中的一個有機(jī)整體,決定著整個系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這3個環(huán)節(jié)中,礦巖的爆破是基礎(chǔ),爆破質(zhì)量對整個采礦的綜合成本具有直接的影響。鞍千礦業(yè)有限責(zé)任公司始建于2005年初,是由鞍鋼礦業(yè)公司和遼寧衡業(yè)集團(tuán)共同出資組建的采選聯(lián)合企業(yè),是鞍鋼“十五”“十一五”發(fā)展規(guī)劃的配套工程項目之一。礦山生產(chǎn)爆破沿用國內(nèi)同類礦山的爆破方式——斜線排間微差爆破。由于斜線排間微差爆破受爆破器材精度較差和威力大小不等的影響,爆破質(zhì)量很難得到保證。根底和大塊率偏高,導(dǎo)致電鏟的鏟裝效率低下,同時粗破系統(tǒng)的運(yùn)行也得不到有效保證。由于同段起爆藥量比較大,爆破引起的震動大,不利于維護(hù)后續(xù)爆區(qū)坡面的完整性,也嚴(yán)重影響邊坡的穩(wěn)定性。從爆破過程看,斜線排間微差爆破清碴爆破時,爆堆向前拋擲大,容易造成采場道路被埋,加大了路面清理工作量,而壓渣擠壓爆破又不利于后續(xù)爆破形成規(guī)范爆堆,而且后沖大、邊線不清晰,給后續(xù)采礦工作的布孔、穿孔造成困難,炸藥單耗比自由面充分爆破高得多。隨著礦山的發(fā)展,在合理地綜合成本控制下選取最優(yōu)的爆破參數(shù),達(dá)到滿足礦山生產(chǎn)需求的爆破質(zhì)量成為礦山迫切需要解決的問題。1“逐孔起爆”技術(shù)鑒于以上問題的存在,鞍千礦業(yè)有限責(zé)任公司進(jìn)行了爆破參數(shù)優(yōu)化工作,并引進(jìn)高精度導(dǎo)爆管雷管以實現(xiàn)逐孔起爆。“逐孔起爆”爆破機(jī)理是借助高精度雷管的準(zhǔn)確延時,在爆破過程中每個炮孔的起爆都相對獨(dú)立。通過孔內(nèi)雷管與地表雷管的合理微差時間組合,“逐孔起爆”技術(shù)可以使炮孔由起爆點(diǎn)按順序依次起爆,不但能夠降低爆破震動、控制爆堆前后沖、維護(hù)邊坡的穩(wěn)定性,而且對于改善爆破效果、提高后續(xù)工藝的工作效率、降低采礦成本等都具有獨(dú)到的優(yōu)勢。此外,還根據(jù)礦山生產(chǎn)的實際需要,適時的縮小和擴(kuò)大爆破規(guī)模,從而很好地解決了原斜線排間微差爆破存在的問題。2爆破質(zhì)量對采礦成本的影響礦山爆破工作具有非常強(qiáng)的經(jīng)驗性和實踐性,并且它的工作對象復(fù)雜多變。因此,如何定量評估一次爆破的爆破效果不是一件很容易的事情。目前,露天礦臺階爆破爆破效果的定量評價體系主要包括以下幾項內(nèi)容:破碎塊度符合工程要求,基本無不合格大塊,無根底,爆堆集中且具有一定的松散度,滿足鏟裝設(shè)備裝載的要求;同時,控制延米爆破量、控制炸藥單耗,并在改善破碎質(zhì)量的前提下,使鉆孔、裝載、運(yùn)輸和破碎等后續(xù)工序發(fā)揮高效率,使礦山生產(chǎn)的綜合成本達(dá)到最低(見圖1)。穿孔爆破是采礦工程的主要工藝之一,是采礦工程得以順利進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié),爆破質(zhì)量好壞嚴(yán)重影響到采裝工藝、礦石運(yùn)輸以及采礦成本。但是,單一地控制穿爆成本并不會從根本上降低采礦總成本,這從圖1可以清楚地看出來。由圖1可知,采礦總成本主要由穿孔成本、爆破成本、二次破碎成本、采裝成本以及運(yùn)輸成本等幾項構(gòu)成。隨著爆破孔網(wǎng)參數(shù)的擴(kuò)大,穿孔成本逐漸降低;另一方面,爆破塊度越來越大,導(dǎo)致了采裝、運(yùn)輸和二次破碎成本的增加,使得綜合成本逐漸提高。這個結(jié)果反映了綜合成本受到各種因素之間的互相制約。因此,應(yīng)該綜合考慮各個工藝環(huán)節(jié)對采礦成本的影響,在采礦過程的動態(tài)平衡中實現(xiàn)各種成本的優(yōu)化組合,從而使綜合成本保持在一個可以接受的范圍。由于穿爆工藝在采礦總成本中占有很大比重,所以獲得最佳爆破效果是控制采礦總成本的核心。而取得良好爆破效果既需要技術(shù)人員的精心設(shè)計和質(zhì)量過程控制,還需要確保施工質(zhì)量,主要包括以下幾項內(nèi)容:爆區(qū)地質(zhì)勘查、爆區(qū)測量、爆破技術(shù)設(shè)計、爆破設(shè)計勘設(shè)、裝藥、填塞、起爆等,其中爆破過程的管理工作對保證良好的爆破效果至關(guān)重要。3爆破參數(shù)優(yōu)化爆破試驗主要考慮了采場現(xiàn)有的礦巖性質(zhì),同時必須與礦山的生產(chǎn)步調(diào)一致。另一方面,采場在生產(chǎn)爆破方面循環(huán)周期比較長,采場一般每星期爆破次數(shù)為2～3次,這在一定程度上限制了爆破試驗的覆蓋面和平衡性,所以,爆破試驗區(qū)域的選擇還要考慮爆破次數(shù)的均勻性。試驗分別在采場重點(diǎn)部位進(jìn)行,在生產(chǎn)中予以跟蹤。爆破具體部位與礦山生產(chǎn)相配合,這些部位的爆破優(yōu)化試驗?zāi)軌蚍从吵鲨F礦的整體爆破狀況,可以作為礦山生產(chǎn)爆破參數(shù)確定的基礎(chǔ)和參考,具有代表性。優(yōu)化試驗的基準(zhǔn)孔網(wǎng)參數(shù)見表1。為了確保試驗期間取得預(yù)期的爆破效果,工業(yè)試驗爆破爆區(qū)確定后,孔網(wǎng)布孔形式為正三角形布置,孔位由爆破技術(shù)人員使用全站儀和GPS定位儀標(biāo)定,炮孔定位準(zhǔn)確度控制在0.2m以內(nèi)。同時嚴(yán)格控制炮孔超深,對于超深過大的炮孔必須回填至設(shè)計深度。試驗表明,采用優(yōu)化過后的方案可促使粉礦率較之前降低50%左右,大于75cm以上的大塊平均降低8%左右。爆堆較優(yōu)化前更松散,前擲距離增加10m左右,爆堆形狀大為改善。由于礦巖均勻度和松散度有明顯改善,爆破后無大塊產(chǎn)生,無爆破根底出現(xiàn),從而提高了電鏟的采裝效率,電鏟采裝效率實際平均可提高6%以上。同時,由于爆破效果的改善,電鏟的故障率也可以得到一定程度的降低,從而增加了電鏟的純作業(yè)時間,降低了電鏟因爆破質(zhì)量不好而產(chǎn)生的維修費(fèi)用,提高了電鏟的實際使用壽命。4高效節(jié)能減排技術(shù)實踐證明,通過爆破參數(shù)優(yōu)化,有助于改善爆破設(shè)計的復(fù)雜性,有助于降低生產(chǎn)組織的難度,為后面的采裝、運(yùn)輸、破碎工序的良好運(yùn)行提供了保障,降低了粗破機(jī)放礦漏斗的堵塞概率,提高了粗破、中細(xì)破的效率,有效地降低了礦山粗破工序的電能消耗,保證了選礦各個工藝流程的設(shè)備作業(yè)率,保證了礦山節(jié)能減排和諧發(fā)展,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。需要進(jìn)一步解決的問題是:需對礦山深孔爆破技術(shù)機(jī)理和礦巖破壞能量分配進(jìn)行更深入的研究,并在此基礎(chǔ)上,對礦山原有爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,擴(kuò)大孔網(wǎng)參數(shù)