牛苦头露天采场爆破工艺优化

许登伟 邹武辉 朱荣成

（青海鸿鑫矿业有限公司）

青海牛苦头露天采场剥离和采矿均采用台阶爆破，根据初步设计确定的采场参数和爆破参数组织施工和爆破作业，但爆破的效果不太理想，存在大块率高、爆堆分散问题，导致二次破碎工作量大、装车效率低。为解决此问题，从目前的工艺基础上，调整爆破参数和起爆网络［1−5］，以期能达到理想的爆破效果。

1 矿山概况

1.1 矿体赋存条件

矿床主要出露M1、M2矿带。M1矿带矿体多为透镜状或似层状，规模不一，矿体的长度、宽度和厚度变化较大，一般长为100~300 m，最长为950 m；宽一般为100~300 m，最宽处可达700 m；厚度一般为0.65~20 m，最厚处可达38.22 m，平均为6.38 m，全区厚度变化系数为84.40%；矿体的矿石类型复杂，可在同一矿体中见磁黄铁矿石和铜铅锌等多种矿石类型。M1矿带矿体平均埋藏在几十米到百余米之间，覆盖层较薄，上部还有10~30 m左右的风化带，便于剥离；其工程地质和水文地质均为中等—简单类型。M1矿体走向为北西—南东，倾向北东，矿体倾角为0°~20°。

1.2 开采现状

根据矿体赋存条件和初步设计，M1矿体上部采用露天开采，台阶高度为12 m；安全平台宽度为3 m；清扫平台宽度为8~10 m；台阶坡面角为65°~70°，靠近地表第四系为45°；最终边坡角为45°~47°（第四系按36°）；运输道路宽度为14 m（双线）和8 m（单线）；道路坡度为8%（永久坑线）和9%（临时坑线）。设计开采能力为2 500 t/d，一年按生产300 d计算，年开采能力为75万t。目前从标高3 600 m剥离，开采至最低标高3 540 m。

2 爆破现状

2.1 爆破方法

目前矿山采用中深孔台阶爆破，主爆区台阶高度约为12.0 m（平均），钻孔超深为1.0 m；垂直钻孔采用ZT100型钻机进行穿孔，钻孔直径为120 mm，布孔形式为梅花型，孔距为4 m，排距为3 m。以3 552 m平台C2020−3−2采场为例，布孔情况详见图1。

采用双管双回路起爆网络，即采用并、串联分段毫秒延期起爆网络从前至后逐排向边坡起爆（图2），按ms1→ms2→ms3→ms4→ms5→ms6的顺序起爆。

2.2 爆破效果

通过对2019下半年和2020年3月份前爆破的采场进行调查与分析，爆破的采场总数有76个，其中32个爆破采场存在大块较多、爆堆较为分散等问题，约42%的采场爆破后未达到理想效果。采场爆破后大块较多、爆堆分散导致装车效率低下，同时，二次破碎工作量较大。由于采场上部在进行剥离作业、下部在进行采剥作业，同时作业工作面较多，用爆破方式进行二次破碎影响范围较大，二次破碎主要用破碎锤进行机械破碎，效率较低，成本较高，生产能力难以提升。

3 爆破方法优化

3.1 原因分析

首先分析造成大块较多、爆堆较为分散的原因，然后再根据分析结果采取相应的措施优化爆破方案。先从爆破参数方面进行分析，炮孔作用范围一般为炮孔直径的20~30倍，当前炮孔直径为120 mm，则作用范围为2.4~3.6 m，则孔间距应在4.8~7.2 m，最小抵抗线应为2.4~3.6 m。当前，孔网参数为4 m×3 m（孔距×排距），可见孔间距偏小，从而使得爆破作用过大，导致爆堆较为分散。然后从起爆网络方面进行分析：根据微差爆破作用机理，微差爆破可以有效减少爆破振动，同时还可以通过微差爆破增加爆破间的相互作用达到破碎目标对象的目的，但边坡台阶爆破由于自由面明确，微差爆破间的相互作用被大大削弱，从而导致大块较多。

3.2 优化方案

（1）爆破参数。将孔距调整为6 m，排距不变，仍为3 m，钻孔仍布置成梅花型，钻孔的孔径、角度、深度等参数均不作调整，增大孔距可以减小爆破作用，有效控制爆堆。

（2）起爆网络。起爆网络采用U型连接、相邻两排同时起爆的敷设方式，其单孔装药方式、装药结构、起爆方式等均不作调整（图3），起爆顺序为ms1→ms2→ms3→ms4，相邻两排同时起爆可以有效增加两排爆破的相互作用，从而减少大块率，采用U型连接的起爆网络可以让爆堆向U型开口处集中，有利于爆堆的控制。

4 爆破效果

2020年4—6月，采场爆破均按调整后的方案组织施工，共计28个采场，其中20个采场的爆堆主要集中于U型开口处，爆堆较为集中，爆堆内偶尔能见到大块不符合铲装要求，但是大块率明显降低，约71.4%的采场达到了预期爆破效果，故该优化方案有效。

5 结 论

（1）爆破方案优化以后，一是由于相邻2排同时起爆可以增加爆破的相互作用，使得爆破对矿岩的破碎作用更加充分，从而达到有效控制大块率的目的；二是采用U型连接的起爆网络可以让爆堆向U型开口处集中，有利于爆堆的控制；三是增加钻孔间距，减少钻孔工程量，从而降低钻孔成本。

（2）爆破效果得到有效改善后，生产能力也得到了提升，生产成本也有所下降，故后续采场均按此优化方案组织施工和爆破作业，但实施过程中要注意，U型口不宜留得过小，过小反而使得爆破效果更差。