淺析降低露天礦爆破大塊率的方法

寇長福　王海江

摘要：隨著科學技術的發展，采礦業的發展也有很大進步，露天礦爆破質量是一個很重要的指標，其中一方面就體現在大塊率。較高的大塊率嚴重制約采裝效率的提高，增加了二次處理費用，影響剝離工程進度。在別斯庫都克露天煤礦較高的大塊率已經是比較突出的一個問題，當務之急就是把大塊率降低到一個合理的水平。

關鍵詞：鑿巖爆破；爆破參數；大塊率

引言

露天礦爆破大塊率始終是影響生產進度的主要問題。礦巖大塊產生的根本原因是其不能獲得足夠的爆炸能量。通過增加裝藥量的方式雖然可以增加爆炸能量，促使巖體破碎，但容易在炮孔壁附近產生過多的粉礦，且加大了爆破成本。露天礦山多采用連續裝藥結構，但由于填塞長度較長，在臺階坡頂臨空面處易形成礦巖大塊。近年來，分段間隔裝藥技術的應用使炸藥的爆炸能量較均勻的分布于巖石中，一定程度上改善了爆破效果，但在堅硬巖石或節理、裂隙較為發育的巖體爆破中，仍在臺階上部臨空面處產生較多的大塊。所以，改善爆破塊度，亦是直接關系到采礦成本的問題。

一、爆破大塊問題現狀

懷來宏達礦業有限公司所轄各采區巖（礦）石的堅固性系數f=7～11，炮孔落礦采用直徑32mm的藥卷，炮孔直徑為40mm，采用“一字型”釬頭，炮孔深為1.6～2.2m，主要鑿巖設備為YT28型氣腿式鑿巖機。

由于采區受斷層、節理發育及礦體較厚影響，大塊問題更加突出礦體平均厚度大，作業面采幅普遍較寬，爆破后大塊多，且塊度大，對鏟裝作業帶來極大困難，直接影響鏟運效率，亦影響選礦車間設備運轉率。2011年選礦車間因大塊問題影響停車累計13.08小時，如在井下進行二次爆破，成本將增加。目前，各采區將大塊礦石提升至地表存礦場地，采用人工大錘破碎的辦法處理大塊問題。

二、各采區 爆破存在的普遍問題

經過調查發現，提高炸藥使用量、增加炸藥單耗，并不能從根本上解決爆破后礦石大塊率高的問題，采區爆破大塊率產生的主要原因有以下幾點：

（一）炮孔布置的問題

鑿巖機操作人員在鑿巖過程中最小抵抗線、間距過大。

（二）炮孔填塞的問題

目前，公司各采區均沒有進行規范的炮孔填塞工作，普遍使用的炮孔填塞物一般采用炸藥箱蘸水或無填塞，極易出現沖炮或造成巖 （礦）石塊飛散現象，甚至出現根底。同時該方式使爆破損耗大量的能量，無法達到最佳的爆破效果。

（三）起爆方式的問題。起爆點的位置和起爆方式對爆炸作用有顯著的影響。適當的起爆方式可以彌補裝藥結構的不足，在同樣的爆炸作用效果下，還可減少裝藥量，提高裝藥利用率，改善炸藥的整體性能。

三、大塊的產生

（一）產生部位

根據幾年來對多數露天煤礦現場調查，大塊主要出現在臺階自由面和臺階頂部。由于孔網參數較大，部分大塊出現在臺階中部。

（二）產生原因

1.巖層節理及裂隙的影響。別斯庫都克露天煤礦巖性為中硬、硬巖類，主要是走向節理。節理面與爆破臺階自由面近似平行。爆破時炸藥氣體沿巖層層理和節理溢出，造成自由面大面積爆落，形成大塊。尤其是巖層經過上次爆破后沖擊作用的影響，形成明顯裂隙，炸藥氣體從擴展后的裂隙中溢出，大塊率顯著上升。

2.裝藥結構的影響。目前別斯庫都克露天煤礦采用連續裝藥，藥柱集中在臺階底部。填塞段巖層爆破效果較差，形成臺階頂部大塊。

3.孔網參數偏大。單孔爆破覆蓋范圍偏大，在孔網的中間部位距離藥柱較遠受到的爆破作用力較小，破壞效果差，爆破后此處出現大量大塊。

4.單耗不合理，一段時期為了追求經濟效益，減小了單耗，致使大塊率上升。

四、降低大塊率的方法

為了在較大程度上降低大塊率的產生，經過長年實驗積累的經驗，有如下方法：

（一）改變爆破臺階自由面

根據現場巖層節理分布狀況，充分利用巖層傾向節理不發育的特點，炸藥爆炸時產生的氣體無法將臺階邊緣巖石爆落，對巖石形成強力擠壓破壞效果。將爆破臺階自由面平行于節理面改變成近似垂直于節理面，能顯著的降低大塊率。但是爆破區域布置與工作線推進方向垂直，只能在礦坑端幫布置工作面，無法全坑實現。

（二）采用壓渣爆破

露天煤礦采用清渣爆破，炸藥氣體沿自由面無阻礙溢出造成大塊增多。壓渣爆破可以很好地解決這一弊端。爆破氣體在預留爆破方阻礙之下，增加了爆破氣體的作用時間，有效提高爆破能量的利用。爆破時巖體帶有一定的動能，和松散的渣堆產生碰撞和擠壓作用，進一步破碎巖體。

（三）分段裝藥

雖然連續裝藥有利于提高裝藥作業效率，但是由于藥柱集中在炮孔底部，填塞段巖石爆破效果差，一味增大單孔裝藥量不僅增加了成本，還無法達到預期的效果。分段裝藥能很好地解決這個問題，將藥柱分成兩段或兩段以上，裝藥之間用填塞物隔開。避開節理裂隙存在的位置，大塊多且集中的地方多裝藥，孔中不裝藥部分選擇抵抗線小的地方或爆破氣體可能沿裂隙溢出的地方，充分有效利用爆破氣體的破碎作用。

（四）確定合理的炸藥單耗

炸藥單耗過小會造成爆破效果下降，大塊率上升；單耗過大又會造成爆破成本增大，降低露天礦經濟效益。

（五）作業過程中的控制

明確穿孔、爆破作業流程，嚴格按照穿孔爆破作業設計施工作業，將在作業過程中的人為因素影響降到最低。

1.嚴格按照設計的孔位施工，穿孔前將作業面虛渣清理干凈，防止穿孔后塌孔。在穿孔過程當中，避免夾鉆、掉鉆等廢孔事故。因為廢孔、塌孔都需要二次補孔，補孔后的孔位已不是原來設計孔位，這樣會打破原有設計孔網組合，影響爆破質量。

2.裝藥作業時要注意以下幾點：①裝藥作業前要驗孔，以確保沒有鉆孔堵塞；②確認每個孔的單孔裝藥量，裝藥后測量余高是否合理；③按照要求下放起爆藥包；④杜絕一切會造成導爆管受損甚至砸斷的行為發生；⑤提高填塞質量，防止爆生氣體過早溢出，降低炸藥的能量利用率。

結語

在多個露天煤礦爆破實踐過程中嘗試了以上幾種降低大塊率的方法。根據露天煤礦現場實際狀況，實踐證明，要想降低大塊率，改變自由面的做法只能在端幫實現，壓渣爆破現場不具備條件；分段裝藥勞動強度大，需要作業人數較多，不利于安全高效作業。使用適宜的炮孔布置方式及炸藥單耗，優化爆破參數是降低爆破大塊率的重要技術措施。適當的炮孔填塞可以阻止爆轟氣體過早地從炮孔中沖出，保證在巖（礦）石破碎之前使炮孔內保持高壓狀態，使炸藥的爆炸能量得到充分的利用，從而使巖（礦）石可更好地破碎。最終，通過優化孔網參數、調整了單耗及在局部區域改變爆破自由面的方法實現了降低大塊率的目的。

參考文獻：

[1]陳亞軍.礦山爆破與安全技術[M].北京：氣象出版社，2011

[2]張萌.露天礦爆破工程[M].北京：中國礦業學院出版社，1986