邊水妮

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司復(fù)合材料廠, 山西定襄縣 035407)

降低礦石爆破炸藥單耗的實(shí)踐

邊水妮

(太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司復(fù)合材料廠, 山西定襄縣 035407)

分析了太鋼復(fù)合材料廠礦石爆破炸藥單耗偏高的原因,并針對(duì)性的采取優(yōu)化爆破孔網(wǎng)參數(shù)、增大開采臺(tái)階高度、調(diào)整起爆順序、嚴(yán)格作業(yè)管理、改變鉆孔直徑等措施,達(dá)到了降低炸藥單耗 18%左右、爆堆集中、塊度適中、無(wú)根底的預(yù)期效果。

白云石礦;炸藥單耗;孔網(wǎng)參數(shù);起爆方式

太原鋼鐵(集團(tuán))有限公司復(fù)合材料廠的主要產(chǎn)品之一為白云石礦,生產(chǎn)的白云石礦主要用于燒結(jié)和煉鋼的輔助原料、輕燒白云石等深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)原料,礦石普氏硬度系數(shù)為 10～14,屬中等堅(jiān)硬巖石。

中深孔爆破是礦山生產(chǎn)中的重要工作,對(duì)鏟裝、運(yùn)輸、破碎等后續(xù)工藝環(huán)節(jié)的效率、經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等都具有較大的影響,衡量爆破經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)之一是礦石爆破炸藥單耗。2003年底,太鋼復(fù)合材料廠白云石礦的中深孔爆破炸藥單耗為0.78 kg/m3,與理論值相比明顯偏高,而且爆破效果一般,這直接造成采礦成本偏高,礦石生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益降低。針對(duì)這一情況,進(jìn)行了原因分析并采取有效措施,最終使礦石爆破炸藥單耗降到了 0.64 kg/m3,爆破效果良好,達(dá)到了預(yù)期的目的。

1 礦石爆破炸藥單耗偏高的原因

針對(duì)礦石爆破炸藥單耗偏高的問(wèn)題,從理論和實(shí)際兩方面進(jìn)行了原因分析,最后確定了影響礦石爆破炸藥單耗的主要因素有 5個(gè)方面:

(1)礦石中深孔爆破孔網(wǎng)參數(shù)不合理;

(2)開采臺(tái)階偏低;

(3)礦石中深孔爆破起爆方式不合理;

(4)布孔、鉆孔、裝藥隨意性大,作業(yè)人員素質(zhì)低;

(5)潛孔鉆鉆桿直徑偏大。

2 降低礦石爆破炸藥單耗的措施

針對(duì)影響礦石爆破炸藥單耗偏高的主要因素,分別有針對(duì)性的采取了改進(jìn)措施。

2.1 選擇合適的礦石爆破孔網(wǎng)參數(shù)

在炸藥性能一定時(shí),對(duì)各類巖石均有一個(gè)合理的爆破炸藥單耗,在給定的孔徑、臺(tái)階高度條件下,各類礦巖的中深孔爆破每孔均有一個(gè)適宜的負(fù)擔(dān)爆破面積(參照表1),理論上礦石爆破炸藥單耗要降低,則應(yīng)適當(dāng)增大每孔負(fù)擔(dān)的爆破面積,爆破面積 s的大小決定于孔網(wǎng)參數(shù)的取值,即排距(a)和孔距(b)的大小。理論結(jié)合實(shí)際確定白云石礦每孔適宜負(fù)擔(dān)爆破面積為 24 m2。原有孔網(wǎng)參數(shù)為 3 m×7 m,每孔負(fù)擔(dān)面積 21 m2顯然偏小,因此將孔網(wǎng)參數(shù)調(diào)整為 4 m×6 m,每孔爆破負(fù)擔(dān)面增加 3 m2,以臺(tái)階高度為 10 m計(jì),每孔爆破方量增加了 30 m3,單此一項(xiàng)就可使礦石爆破炸藥單耗降低 9%左右。

表1 深孔臺(tái)階爆破單位耗藥量

2.2 增大開采臺(tái)階高度

通過(guò)技術(shù)分析和科學(xué)計(jì)算可知,在一定范圍內(nèi)適當(dāng)增大開采臺(tái)階高度,當(dāng)炮孔的超深和填塞高度基本不變時(shí),進(jìn)行高臺(tái)階爆破,將相應(yīng)增大裝藥高度,可以延長(zhǎng)爆炸氣體作用時(shí)間,有利于增強(qiáng)爆破作用,改善爆破質(zhì)量,提高中深孔每米出礦量,從而降低炸藥消耗。因此,通過(guò)測(cè)算并結(jié)合礦石物理力學(xué)性質(zhì)及采場(chǎng)鏟裝設(shè)備現(xiàn)狀實(shí)際能力,將采場(chǎng)新開采臺(tái)階高度從原有的 10 m提高到 12 m,將潛孔鉆鉆孔深度從平均 12.0 m左右調(diào)整到平均 14.0 m左右,結(jié)果爆破效果良好,既有利于礦石爆破炸藥單耗的降低,又使炮孔利用率得到了提高。

2.3 調(diào)整礦石中深孔爆破起爆順序

起爆順序變化的主要目的,在于改變炮孔爆破方向,縮小爆破時(shí)實(shí)際的最小抵抗線,增大實(shí)際的a/w(a表示孔間距,w表示最小抵抗線)值,創(chuàng)造新自由面,增加爆破后巖塊之間的碰撞機(jī)率,實(shí)現(xiàn)再破碎,以改善爆破塊度和爆堆形狀,降低爆破地震效應(yīng)。

根據(jù)有關(guān)研究資料,藥包爆炸后 10 ms,巖石地表開始有明顯的移動(dòng),接著在加速過(guò)程中形成鼓包,到 20 ms時(shí),鼓包運(yùn)動(dòng)接近最大速度,到 100 ms時(shí)鼓包嚴(yán)重破壞。經(jīng)過(guò)實(shí)踐,在微差爆破中采用間隔時(shí)間為 50～100 ms爆破效果較好。而原有起爆方式起爆時(shí)按 1～15段依次起爆,前 5排微差時(shí)間 25～50 ms之間,顯然偏小。因此,將起爆方式調(diào)整為按 1,3,5,7,9,11段或 2,4,6,8,10,12段等跳段方式進(jìn)行排間微差爆破,使排間微差時(shí)間控制在 50～100 ms之間。另外,還采用逐孔起爆技術(shù)進(jìn)行孔間微差爆破,此技術(shù)是在孔內(nèi)安裝高段位 400 ms雷管,地表使用 25,42,65 ms等延期雷管,通過(guò)地表延期的方式進(jìn)行孔間微差爆破。起爆順序改變后,增加了礦石爆破后的相互擠壓碰撞,從而間接降低了礦石爆破炸藥單耗。孔間微差爆破連線見(jiàn)圖1。

圖1 孔間微差爆破網(wǎng)絡(luò)連線示意

2.4 嚴(yán)格作業(yè)管理

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布孔、鉆孔、裝藥連線。加強(qiáng)對(duì)作業(yè)人員的指導(dǎo)和教育,將責(zé)任到人,確保鉆孔質(zhì)量、裝藥質(zhì)量,杜絕了可控因素的影響,為降低礦石爆破炸藥單耗提供了必要條件,具體措施如下:

(1)制定了《爆破工藝標(biāo)準(zhǔn)及達(dá)標(biāo)管理辦法》,嚴(yán)格按辦法要求對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行一對(duì)一的培訓(xùn)指導(dǎo),確保布孔、鉆孔及裝藥等相關(guān)工作正常開展,做好事前控制;

(2)爆破技術(shù)人員及時(shí)下達(dá)鉆孔任務(wù),包括布孔示意圖、孔網(wǎng)參數(shù)、鉆孔深度、鉆孔方向等;

(3)要求鉆孔作業(yè)人員嚴(yán)格按鉆孔任務(wù)書進(jìn)行作業(yè),并對(duì)各孔孔內(nèi)情況做好記錄,鉆孔孔距、排距誤差分別控制在 ±0.3 m、±0.2 m范圍內(nèi),孔深必須為正誤差≤1.0 m;

(4)爆破實(shí)施前,鉆孔作業(yè)人員按爆破設(shè)計(jì)要求做好炮孔的修正、回填等工作,直至各鉆孔孔網(wǎng)參數(shù)、孔深符合爆破設(shè)計(jì)要求,否則不準(zhǔn)實(shí)施爆破;

(5)爆破實(shí)施時(shí),爆破作業(yè)人員嚴(yán)格按裝藥卡片要求進(jìn)行作業(yè),對(duì)于有裂縫和有水的孔直接用塑料袋和特制繩索配合進(jìn)行裝藥。

2.5 改變鉆桿直徑

原有鉆機(jī)為 KQ150潛孔鉆機(jī),鉆桿直徑為 170 mm,從表2可以看出,鉆桿直徑越小每米裝藥量越少,通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),將原有潛孔鉆鉆桿直徑改為 150 mm,另外新配置一臺(tái) CS165D液壓潛孔鉆機(jī),鉆桿直徑為 165 mm,這樣每米裝藥量減少了2～5 kg,此項(xiàng)使礦石爆破炸藥單耗降低了 3%左右。

表2 孔徑與每米孔裝藥量的關(guān)系

3 結(jié) 論

通過(guò)采取以上措施,礦石爆破炸藥單耗明顯下降,爆破后效果良好,爆堆集中,無(wú)根底,無(wú)巖坎,塊度適中。

(1)采取措施后,礦石爆破炸藥單耗從原來(lái)的0.78 kg/m3降到 0.64 kg/m3,降低了 18%左右,基本接近理論及類似礦山爆破炸藥單耗值,達(dá)到了預(yù)期的效果。

(2)按年爆破方量 40萬(wàn) m3,銨油炸藥 3元 /kg計(jì)算,年爆破炸藥消耗可節(jié)約費(fèi)用 16.8萬(wàn)元。

[1] 劉殿中,等.工程爆破實(shí)用手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

[2] 林德余,等.礦山爆破工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.

[3] 張志毅、王中黔,等.交通土建工程爆破工程師手冊(cè) [M].北京:人民交通出版社,2002.

[4] 翁春林、葉加冕,等.工程爆破 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

[5] 中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)工程爆破專業(yè)委員會(huì).爆破工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1996.

2009-08-05)

邊水妮(1973-),女,陜西興平人,工程師,從事采礦技術(shù)工作,Email:bianshuini@163.com。