三道庄矿爆破参数的优化研究

刘 亮，穆永庆，来永恒

(洛阳栾川钼业集团矿山公司， 河南洛阳市 471500)

三道庄矿爆破参数的优化研究

刘 亮，穆永庆，来永恒

(洛阳栾川钼业集团矿山公司， 河南洛阳市 471500)

根据三道庄露天矿的实际，以穿孔爆破铲装综合采矿成本最低为原则，以石英角岩为例，通过优化实验，对原有深孔微差爆破参数进行了优化。爆破优化后延米炮孔爆岩量显著增加，炸药单耗明显降低，降低了采矿综合成本，取得较好的经济效益。

台阶爆破;炸药消耗;孔网参数;采矿成本

1 简介

河南省栾川县三道庄钨钼矿床，是世界级的大型钨钼矿床，具有品位高、储量大、矿体厚大、构造简单、可采性好等特点。矿石主要为矽卡岩，岩石为大理岩、矽卡岩、硅辉石角岩、石英岩、变细晶正长岩，矿石硬度系数f=12～16，岩石f=8～14。

自1960年代末开始开采至2005年底前，主要以地采为主。为了合理利用资源，1990年代初开始露天采场建设，2006年7月形成30000 t/d的露天开采生产规模，属国内大型有色金属露采矿山。

该矿自露采以来，在潜孔钻机穿孔的台阶爆破方面，积累了丰富的经验。随着规模的增大，为了适应生产，近两年公司先后购进了KY－250钻机8台、KY－310A型钻机3台，逐步替代了潜孔钻机，这就要求对孔网参数进行调整和进一步优化。对于石英角岩，根据实际单位炸药消耗量，确定孔网参数分别为6 m ×8 m(D250)，7 m ×11 m(D310)，炸药单耗0．50 kg/m3左右。在生产实践中发现爆破参数仍可进一步优化。

2 可行性研究

对于垂直孔堵塞长度可由经验公式:Lt=(16～32)d确定，式中，Lt为堵塞长度，m;d为炮孔直径，m。随着堵塞长度的减少，爆破破碎程度提高，平均块度减少。为了充分提高炮孔利用率，使爆破量增大，同时改善爆破块度，应调整堵塞长度与装药长度的比值。当该比值由1．07∶1改变为0．75∶1 时，装药高度为8．3 m，堵塞长度为6．2 m。炮孔利用率明显提高，由原来的51．7%增大到57．2%。在现场施工中，堵塞长度保证在6．2 m以上就能保证爆破安全，若堵塞长度太大，不但造成炮孔利用率低，而且在上部可能出现大块。生产实践中，炸药单耗在0．45 kg/m3，爆破效果也较好。以正常台阶为例，各参数最佳标准为:超深2．5 m，充填6．2 m，炸药单耗为0．45 kg/m3。依据单孔药量公式为:

式中，Q为炮孔装药量，kg;q为炸药单耗，kg/m3;a为孔距，m;b为排距，m;e为炸药换算系数，取1．1;h为台阶高度，取12 m。

反推出炮孔适宜的负担面积S，即a×b为86．7 m2，当采用正三角布孔时，排距与孔距的关系为b=a×sin30°=0．866a，大体得出孔网为排距8．5 m，孔距为10．0 m。实践证实，在保持孔网面积不变的前提下，通过减少排距、增大孔距，即增大孔的密集系数，可有效地改变破碎质量，据此三道庄矿可采用排距7．0 m、孔距12．0 m的孔网参数，与以往的孔网相比增大了9%左右。

3 孔网参数与炸药单耗优化实验

孔网参数优化的原则是:在保证爆破效果良好的前提下，以提高延米爆岩量，降低穿孔、爆破、铲装综合成本为目标，确定典型矿岩条件下的合理的炸药单耗和最大孔网参数。

根据单孔药量公式，在台阶高度确定的前提下，炮孔所承担的爆破面积(变量1)与炸药单耗(变量2)成反比，本实验将其中变量1固定化，对变量2进行最优化处理，再以最优化的变量2优化变量1，反复实验，结合整体爆破效果，直至获得该矿岩的最佳爆破参数。实验数据见表1～表3。

通过连续生产实验，爆破后块度有所增大，但并不影响铲装效率，优化后单耗下降0．05 kg/m3，孔网参数增大9%，单位成本降低0．3元/m3，对于3 万t/d的生产规模，年可节省剥离成本100万元。

表1 优化实验数据统计

表2 优化前后爆破参数比较

表3 优化前后铲装效率对比

4 存在问题及处理方式

在现实生产中，同一段场地内岩性类别不单一，岩体构造及台阶实际高度往往有所变化，具体应用时，应以实验结果为依据，根据现场实际情况进行适当调整。

(1)有时在同一台阶存在上部为石英角岩(f=8～12)、下部为透辉石斜长石角岩(f=12～18)的情况，应根据透辉石斜长石角岩的厚度适当减小孔网面积，适当增加炸药用量。

(2)在三道庄矿床存在几条大破碎带，岩层节理和裂隙发育，这些都会对爆破块度产生影响，炮孔方向应尽量与破碎带、主要节理面和裂隙的方向垂直，以避免因爆破能量散失而导致大块率高的现象。

(3)因穿孔孔深有一定的考核范围，只要在设计孔深±0．5 cm的范围内，均符合标准，铲装时司机的操作水平及技术人员标定标高的准确性都会导致台阶高度发生变化。当台阶高度明显低于设计标高时，应适当减小孔网，否则在相同炸药单耗下会因设计药量偏大而致使充填不足出现安全隐患。当台阶高度明显高于设计标高时，应适当增大孔网或增加炮孔充填高度，否则会导致不必要的炸药浪费。

5 结论

(1)通过实验获得了石英角岩的合理爆破参数，与以前相比，孔网面积增大了9%左右，炸药单耗降低了10%左右，成本降低了0．3元/m3，有效提高了炮孔利用率、降低了穿爆成本。

(2)为三道庄露天矿其它岩性的爆破参数优化提供了合理的实验方案，应逐步通过生产实验，对其它典型矿岩进行爆破参数优化，以尽量减少成本，使利润最大化。

［1］ 刘殿中．工程爆破实用手册［M］．北京:冶金工业出版社，1999．

［2］ 王 清，史维祥．采矿学［M］．北京:冶金工业出版社，2005．

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［4］ 程建勇，王春毅，林卫星．露天台阶深孔切割崩落处理多层复合空区的工程实践［J］．采矿技术，2008，(5)．

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2010－10－27)

刘 亮(1983－)，男，山东泰安人，助理工程师，主要从事矿山爆破工作，Email:yangqiang513@126．com。