金正泰露天煤矿台阶爆破参数优化

周志友，郭瑞东

（山东能源枣庄矿业集团金正泰煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

金正泰露天煤矿台阶爆破参数优化

周志友，郭瑞东

（山东能源枣庄矿业集团金正泰煤炭有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

针对金正泰露天煤矿岩石水平爆破存在的问题提出4种方案，并对4种方案进行爆破效果及经济效益评价，最终确定最优爆破方案，在提高现有爆破效果的同时保证具有一定的经济效益，为其它台阶爆破参数的设定提供参考。

露天台阶爆破；爆破参数；方案优化

1 工程背景

1.1 爆破参数

根据该矿的设计说明书得知金正泰露天煤矿岩石台阶爆破设计选用φ=150 mm的CS-100L型潜孔钻机穿孔，采用垂直深孔松动爆破法。孔网参数如下：孔距8 m，排距5 m，台阶高度12 m，超深1.5 m，穿孔深度为13.5 m。单孔装药量为120 kg，装药密度按0.29 kg/m3计算，梅花形布孔方式，装药结构采用连续耦合装药，起爆方法选用逐排微差起爆。

1.2 存在问题

金正泰露天煤矿台阶爆破存在的主要问题是爆破质量不理想，爆破成本较高，集中体现在大块产出，根底留存，爆破作业时炸药消耗量大，爆破器材消耗量大，单耗高等方面。根据以往的实际爆破经验发现，大块的产生多数发生在孔口未装药段，根底留存主要是因为没有合理控制超深或炮孔底部装药量质量差造成。

在露天矿的爆破作业过程中，爆破参数的确定会直接影响到爆破效果和经济效益。本研究的出发点就是利用改进爆破参数的设计、改变起爆方式、优化孔网参数等措施找出爆破效果理想，经济成本合理的爆破方案，同时达到控制大块产出、根底留存，提高爆破质量，改善爆破效果，降低爆破成本，提高经济效益的目的。

2 孔网参数优化研究

2.1 试验台阶概况

为解决现有的台阶爆破问题，经过对金正泰露天煤矿实际情况的分析，针对岩石台阶爆破存在的问题，现在分别调整2个水平的岩石台阶爆破参数并进行孔网参数优化，提出方案进行试验验证。孔网参数优化的内容主要是调整孔距和排距，底盘抵抗线按公式[1]计算取为5.2 m。

爆破试验在1154水平岩石台阶进行，炮孔类型属于水孔，充水高度4 m左右，采用逐孔起爆方式，孔内与孔外延期。装药方式为轴向连续径向不耦合连续装药，之所以选择这种装药方式的主要原因是因为炮孔内充水，药包向下填装时，能使炮孔底部的水有效向上溢出，不仅可以避免出现堵孔现象，而且能够减小装药难度，提高装药质量[2]。

2.2 爆破方案

2.2.1 方案1（孔网参数调整为6 m×4 m）

按照原有的参数，根据台阶高度适当调整堵塞长度，并严格控制超深和装药质量，为了保证下一台阶面的平整，要求超深后的孔底保持在同一水平面上。表1为方案1爆破方案设计，表2为方案1爆破成本控制表。

表1 方案1爆破方案设计

表2 方案1爆破成本控制

本次爆破试验，爆破效果比较理想，爆破质量较高，没有大块产出和根底留存，爆破后块度均匀能够满足现有设备铲装要求。但是，相对于密集的孔网参数，需要消耗的炸药、爆破器材的量较大，相对应单耗也较高，从而导致爆破成本较高。从支出情况可以明显看出，支出项远远大于收入项，显然本次爆破在经济成本上严重不合理。为了降低爆破成本问题，必须要进行孔网参数优化，从中选取技术上可行经济上合理的孔网参数。

在调整堵塞长度，严格控制超深和装药质量的条件下，通过方案1的爆破实验，有效的解决了大块产出和根底留存问题。将方案1的爆破方量作为一个定值，利用公式计算得出各方案布孔个数，在等量爆破的条件下，结合爆破效果和经济效益两方面的要求，从而选取最优参数。

2.2.2 方案2（孔网参数调整为6 m×5 m）

方案2在方案一的基础上扩大排距，将排距调整为5 m。这样可以有效的减少装药孔数，减少炸药量和爆破器材的消耗，降低单耗，降低爆破成本。表3为方案2爆破方案设计，表4为方案2爆破成本控制表[3]。

表3 方案2爆破方案设计

表4 方案2爆破成本控制

本次爆破试验，爆破效果理想，爆破质量较好，没有大块产出和根底留存，块度均匀，符合现有设备的铲装要求。从支出情况来看，支出项仍大于收入项，虽然减少了炸药量和爆破器材的消耗，降低了单耗，但是仍然没有达到经济上合理的目的。因此需要调整参数进一步的进行优化，达到最优的目的[4-5]。

2.2.3 方案3（孔网参数调整为7 m×5 m）

方案3在在方案2的孔网参数基础上只扩大孔距，排距保持不变。由于底盘抵抗线选择为5.2 m，排距即是第1排孔以后各排孔的底盘抵抗线值，因此，将排距确定为5 m，只将孔距调整为7 m，表5是方案3爆破方案设计，表6是方案3的爆破成本控制表。

表5 方案3爆破方案设计

本次爆破试验，爆破效果一般，虽然没有出现根底，但是出现了部分大块，不能直接满足现有设备的铲装要求，需要进行破碎或者二次爆破，这显然没有满足预期的要求。从支出情况来看，支出项小于收入项，达到了经济上合理的目的，经济效益较好[6-7]。

孔网参数优化的目的就是在爆破效果理想的前提下，通过调整参数，确保不产生大块和根底，并降低爆破的成本，从而认定达到爆破效果和经济效益的最优化。由于底盘抵抗线等于排距，当孔距为7m时，爆破出现了大块问题，因此只能将孔距缩小，再次选取方案进行爆破试验。

2.2.4 方案4（孔网参数调整为6.5 m×5 m）

方案4是在方案3的基础上缩小孔距，将孔距调整为6.5 m。表7是方案4爆破方案设计，表8是方案4爆破成本控制表[8]。

表6 方案3爆破成本控制

表7 方案4爆破方案设计

表8 方案4爆破成本控制

本次爆破试验，爆破效果理想，爆破质量较好，基本没有产生大块，没有根底残留，能满足现有设备的铲装要求。从支出情况来看，支出项小于收入项，达到了经济成本合理的要求。结合上述方案的爆破效果和经济效益对比，得出本次试验方案达到了预期的爆破目标。

3 爆破效果与经济效益对比

通过爆破效果和经济效益对比来选取各自水平爆破效果理想而且经济成本上较为合理的孔网参数[9-10]。

1154水平试验时选定1个爆破方量作为定值，通过调整孔网参数（孔距、排距），达到降低炸药和爆破器材的消耗，降低单耗，降低爆破成本的目的。

方案1的爆破质量最好，爆破效果理想，但存在的主要问题是爆破成本较高。方案2与方案1对比发现，通过调整孔网参数，爆破质量基本没有影响，没有出现大块和根底，同时还降低了爆破器材消耗，降低了爆破成本。方案3是在方案2的基础上增大了孔距，爆破后，没有出现根底留存现象但是出现部分大块，不能完全符合现有设备的铲装要求，需要破碎或二次爆破，虽然经济效益较好，但是爆破质量欠缺。方案4是在方案3的基础上缩小孔距，爆破质量理想，基本没有大块和根底现象出现，而且经济上也较为合理。综合上述4个方案，方案1的爆破效果最好，但是爆破成本最高；方案2的经济成本不合理，方案3，经济效益最好，但是爆破质量欠缺。结合爆破效果和经济效益两方面条件确定选择方案4作为1154水平岩石台阶爆破的最优的孔网参数。

4 结 论

在改进爆破设计的基础上进行参数优化研究，通过调整孔网参数对1154水平列出不同的试验方案，逐一进行爆破优化试验，评价分析了各种孔网参数下的爆破效果，综合爆破效果和经济效益对比选取最优的孔网参数。

［1］汪惊奇.三河金能露天采场爆破设计与优化研究［R］.长沙：长沙矿冶研究院有限责任公司，2014.

［2］陈磊，吴磊，李银霞.炮孔底部水介质在台阶爆破中的作用［J］.金属矿山，2013（5）：34-35.

［3］李超亮.露天矿山爆破效果与综合成本优化研究［J］.矿冶工程，2012（6）：55-56.

［4］潘泽军，刘丽霞，郭一娜.露天矿深孔爆破技术的发展趋势［J］.矿业工程，2012（3）：123-124.

［5］师雪娇，彭超.浅析黄麦岭磷矿露天爆破大块产生的原因及解决措施［J］.爆破，2012（1）：65-67.

［6］吴申云，李志成.红田露天煤矿岩土台阶爆破方法和爆破参数试验研究［J］.云南冶金，2009（9）：121-123.

［7］贾海鹏，张云英，谢海鹏.在神华准能黑岱沟露天矿台阶爆破作业中减小钻孔偏差的措施［J］.西部探矿工程，2016（6）：89-91.

［8］张德林.海州露天矿煤台阶爆破块度分布规律的探讨［J］.露天采矿，1987（4）：24-26.

［9］栾龙发，王文龙.台阶爆破破碎度的分布规律［J］.爆炸与冲击，1988（9）：34-35.

［10］汪义龙，赵春涛，董星，等.露天煤矿高台阶抛掷爆破相似模型试验研究［J］.工程爆破，2007（12）：132-134.

【责任编辑：解连江】

Bench blasting parameter optimization in Jinzhengtai Open-pit Coal Mine

ZHOU Zhiyou,GUO Ruidong
(Zaozhuang Mining Group,Jinzhengtai Coal Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

Aiming at the existing problem of rock level blasting,the article puts forward four kinds of solutions,and carries out the blasting effect and economic benefit evaluation on four kinds of schemes,finally determines the optimal blasting scheme.The mine improves the existing blasting effect and guarantees certain economic benefits,which provide reference for the other bench blasting parameters settings.

open-pit bench blasting;blasting parameter;scheme optimization

TD235

B

1671－9816（2017）03－0008－04

2016-09-07

周志友（1980—）男，汉族，山东济宁人，助理工程师，毕业于山东科技大学，现工作于山东能源枣庄矿业集团准格尔旗金正泰煤炭有限责任公司露天煤矿，从事煤矿开采技术管理工作。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.03.003

周志友，郭瑞东.金正泰露天煤矿台阶爆破参数优化［J］.露天采矿技术，2017，32（3）：8-10.