寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破技術在露天礦的應用

管學銘　劉洪憶　張國云　唐明亮

(1.北京科技大學土木與環境工程學院；2.云南磷化集團有限公司)

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寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破技術在露天礦的應用

管學銘1,2劉洪憶1張國云2唐明亮2

(1.北京科技大學土木與環境工程學院；2.云南磷化集團有限公司)

摘要通過采用寬孔距小抵抗線毫秒微差爆破方式，對晉寧磷礦露天礦山原有的爆破技術進行了優化，適當增加單孔負擔面積，增大孔間距的同時減小抵抗線，在保證充填高度的情況下，降低爆破巖石單耗，相對減少了鉆孔進尺量和雷管使用量，降低了穿爆成本，經濟效益十分明顯。

關鍵詞露天礦爆破寬孔距小抵抗線毫秒微差

炸藥的性能一定時，各類巖石都有一個合理的炸藥單耗，因此，在給定的炮孔直徑下，每個炮孔都有適宜的負擔面積。多排孔爆破時，孔距和排距是一對相關的參數。瑞典學者蘭格福斯早期提出的寬孔距小抵抗線微差爆破技術[1]，即在保持單孔負擔面積(即延米爆破量)不變的情況下，通過加大炮孔間距、減小孔排距、增大炮孔密集系數，改善爆破質量的深孔控制爆破技術。目前，該技術已廣泛應用于露天礦山[2-6]，不論在改善破碎效果，降低炸藥單耗，提高爆破效率，增大延米爆破量等方面都表現出了巨大的潛力。

1工程概述

晉寧磷礦是國有大型露天磷礦，隸屬于云南磷化集團有限公司，年出礦量280萬t，年剝離量超過1 000萬m3。目前以6#坑東采區為主，剝離的巖石位于礦體頂板，為反坡層狀結構，以砂巖為主。隨著剝離的逐步推進，礦體頂板巖石出露越來越大，風化程度低，硬度較大，主要為石英砂巖及含礫石石英砂巖、白云巖、夾泥質白云巖泥質砂巖等，巖石堅固性系數f=5～8，大部分剝離巖體只有通過爆破松動后方能開挖。

采用山特維克DI500/DI550型穿孔設備，該設備適應性好，鉆孔效率高，鉆孔直徑150 mm；三角形布孔，鉆鑿豎直孔，孔網參數5 m×5 m，孔深10 m，根據爆破后開挖高度，實際超深約1 m；2#巖石硝銨/乳化炸藥，單孔藥量約81 kg(根據地質條件、鉆孔情況等可調)；導爆管毫秒延期，逐排逐孔微差起爆，爆破網絡穩定性好。爆破后，破碎塊度適中，除局部大塊外，基本能夠滿足鏟裝設備的要求。為了達到更為滿意的破碎效果，適應鉆機配備要求，降低穿爆成本，提出了寬孔距、小抵抗線、毫秒微差爆破技術方案。

2爆破工藝改進

原有爆破參數下充填高度過高，炸藥能量作用不夠均勻，導致上部局部出現大塊，因此，在考慮增大孔距、減少抵抗線的同時，適當增加每孔負擔面積、增加延米爆破量的方法，以期得到更好的爆破效果。

2.1炮孔直徑及孔深

采用原有的設備配備、鉆孔方式、三角形布孔方式，孔徑仍采用150 mm，孔深10 m，超深1 m。

2.2孔網參數

根據巖石力學特性，參照實際爆破施工中的相關經驗，使用了3，3.5，4 m 3種抵抗線值。根據寬孔距小抵抗線爆破中炮孔密集系數為2～6的原則，在保證堵塞長度不低于孔深1/3時最大裝填藥量的經驗參考值，提出了5種可行的孔網參數組合形式，并進行了爆破試驗。孔網參數分別為：8 m×3.5 m，8 m×4 m，9 m×3 m，9 m×3.5 m，10 m×3 m。

2.3單孔藥量

根據經驗，單耗為0.32 kg/m3，5種孔網參數所對應的單孔裝藥量分別為90，102，87，99，96 kg。采用連續裝藥、正向起爆，孔內起爆雷管延期時間500 ms。經過對裝藥的測算，并現場裝藥驗證，以上5種裝藥量均能保證充填高度不低于3.3 m的要求。原爆破參數及試驗爆破參數如表1所示。

2.4起爆方式

按照不同孔網參數所對應的藥量裝藥，嚴格按照孔深裝填，保證充填高度，充填堵塞后，即可連線起爆。起爆過程仍采用逐排逐孔非電導爆管毫秒微差起爆方式，孔內起爆雷管延期時間500 ms，同排炮孔孔間微差65 ms，排間微差147 ms。起爆網路如圖1所示。

表1　不同孔網參數的爆破參數

圖1　起爆順序

2.5試驗結果與優化

以上5種不同孔網參數的現場爆破試驗均取得較好的效果，塊度小且較均勻。但是由于穿孔質量不能保證，局部出現根底。為了避免因穿孔質量對爆破造成過大影響，同時考慮延米爆破量增加的幅度以及原有導爆管雷管腳線長度限制等因素的影響，考慮選取延米爆破量大且孔間距稍小的孔網組合，并對其進一步優化，以達到更好的效果，最終選取了8 m×4 m的孔網參數。

8 m×4 m方案爆破巖石破碎塊度小，前排局部造成飛石，因此，采用適當減小巖石單耗的方法，最終采用0.30 kg/m3的單耗，單孔藥量由102 kg減少到96 kg。

3技術經濟評價

以上試驗結果證明，寬孔距小抵抗線爆破技術不僅取得了較好的爆破效果，而且增加了延米爆破量，減小了巖石單耗，節省了炸藥用量，降低了爆破成本。

(1)炸藥單耗。寬孔距小抵抗線爆破實質上是在保證爆破質量的前提下，通過改善孔間距與孔排距之間的關系，使得炸藥能量得到了充分利用。由于孔間距增大而排距減小，既增加了應力波的反射作用，又使實際爆破抵抗線小于標準爆破漏斗的抵抗線，使前排孔爆破為后排孔創造了自由面，為巖石破壞創造了更好的條件；另外，由于抵抗線的減小，排除了孔間的應力降低區，使得炸藥能量利用率更高。根據爆破過程中炸藥的實際用量，炸藥單耗降低了0.02 kg/m3，對于年剝離量1 000萬m3的礦山，每年可節省炸藥200 t左右，經濟效果明顯。

(2)穿孔進尺量。由于單孔負擔面積由原來的25 m2增加到32 m2，延米爆破量由22.5 m3/m增加到28.8 m3/m，按照年爆破量1 000萬m3估算，一年可以減少穿孔進尺量約97 200 m，約占全年總量的22%，大大降低了全年穿孔總成本；同時，穿孔進尺量的減少，也減少了鉆機配備數量，降低了礦山投資；通過對孔網參數的調整，鉆機稍顯富余，充分發揮出了鉆機的效率，延長了鉆機使用壽命。

(3)爆破器材消耗。由于鉆孔負擔面積增大，孔數減少，爆破時采用毫秒導爆管雷管雙線網絡，每孔2枚導爆管雷管，導爆管雷管的消耗量也大大減少。據估算，采用原始爆破參數時，雷管消耗量為0.008枚/m3，采用寬孔距后為0.006枚/m3，全年可減少1/4左右的雷管使用量，約2萬枚。

4結語

寬孔距小抵抗線爆破技術在晉寧磷礦的應用取得了較好的效果，不僅改善了爆破質量，充分利用了炸藥的能量，而且由于相對進尺量的減少，對于鉆機配備略顯不足的礦山來說顯得尤為重要。另外，由于穿孔進尺量的減少，單耗的降低以及爆破器材消耗量的減少，使得礦山生產成本得以下降，礦山企業來說經濟效果明顯。在今后的實際生產中，爆破參數還有待進一步的優化，以期獲得更好的效果。

參考文獻

[1]韋愛勇,王玉杰.控制爆破技術[M].西安:電子科技大學出版社,2009.

[2]鄭燦勝,莊健康,李戰軍.寬孔距小抵抗線技術在深孔爆破中的應用[J].礦業工程,2010(3):40-42.

[3]張平,劉松,劉海瑞.大孔距小排距技術在中深孔爆破中的應用[J].建材世界,2013(6):78-80.

[4]楊波.寬孔距小抵抗線爆破技術在云浮硫鐵礦的應用[J].廣東化工,2007(6):146-147.

[5]夏超,何君.寬孔距爆破機理分析及在黃麥嶺磷礦的應用[J].爆破,1989(3):13-16.

[6]龔杰.寬孔距小抵抗線多排孔微差爆破技術[J].爆破,2001(2):37-38.

(收稿日期2015-10-13)

管學銘(1988—)，男，碩士研究生，100083 北京市海淀區學院路30號。