露天礦爆破質(zhì)量控制與爆破成本控制

露天礦爆破質(zhì)量控制與爆破成本控制

爆炸的質(zhì)量直接關(guān)系到采礦、運輸和采礦等后繼環(huán)境的是否正常。它也是影響露天開采安全生產(chǎn)、安全標準和經(jīng)濟效益的重要因素。隨著國內(nèi)外爆破技術(shù)的發(fā)展,國內(nèi)外研究和試驗表明:使用空氣間隔裝藥技術(shù)用于爆破可以得到與常規(guī)裝藥方式相近的效果,同時可以減少大量的裝藥工作量及起爆器材的使用,從而達到提高工作效率和有效節(jié)省爆破成本的目的。1降成本能力分析昆陽磷礦位于昆明市204°方向平距39km、晉寧縣325°方向平距6.7km處,隸屬于云南磷化集團有限公司。礦山開采有近50a的歷史,具備成熟的采選工藝、精湛的專業(yè)技術(shù)力量及國際先進的設(shè)備。隨著礦山設(shè)備的不斷更新,近幾年不斷引進全液壓、高風壓、效率較高的潛孔鉆機和牙輪鉆機,同時對原有KQ-200鉆機進行技術(shù)改造,能夠?qū)崿F(xiàn)鉆10~18m中深孔的要求,臺階高為10~15m,孔網(wǎng)參數(shù):5m×5m、6m×6m、7m×7m,梅花型布孔,大間距小排距斜排微差起爆,采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu),炸藥平均單耗0.42kg/m3左右。由于昆陽磷礦點多面廣,工作線較長,鉆機頻繁調(diào)動降低了鉆機的有效作業(yè)時間,2013年昆陽磷礦挖掘一切潛力,積極響應(yīng)公司降成本精神。為減少鉆機頻繁移動,采用了深孔爆破,并引進和使用空氣間隔器進行深孔爆破試驗,通過使用BJQ氣體間隔器改變傳統(tǒng)的連續(xù)裝藥,形成軸向不耦合裝藥結(jié)構(gòu),使爆炸能量得到均勻釋放,充分利用炸藥的爆炸能量,減少爆破過粉碎區(qū),降低爆破孔口大塊率,降低炸藥單耗,降低地震效應(yīng)等,解決昆陽磷礦爆破震動大及爆破成本高的問題。2試驗過程和分析2.1不同間隔藥劑的試驗結(jié)果空氣間隔裝藥的位置,大致分為頂部,中部和底部間隔位置3種。裝藥示意圖如圖1。間隔位置的選取目前還停留在試驗及推理的階段,缺乏理論上嚴密的推導論證。昆陽磷礦于2012年12月份由廠家先后提供280支空氣間隔器對17m、11m孔,分別進行底部間隔裝藥(亦稱孔底氣墊裝藥)、中間間隔裝藥、頂部間隔裝藥3種間隔裝藥的試驗,因試驗點分散、點多、巖性變化及間隔器數(shù)量有限,從改善爆破效果、降低炸藥單耗看,不能準確計算出間隔器的優(yōu)勢所在,需要繼續(xù)跟蹤試驗。但根據(jù)不同間隔位置的試驗,昆陽磷礦的試驗情況是底部間隔裝藥會因底部裝藥不足爆破后局部留有根底;中間間隔裝藥由于2個相對沖擊波陣面相互作用和振動,其破碎效果要優(yōu)于底部和上部間隔裝藥的破碎效果,爆破效果較好,但生產(chǎn)效率相對較低;頂部間隔裝藥能保證填塞長度,無論從爆破機理,還是從爆破效果分析,上部空氣間隔吊裝填塞技術(shù)的實施,比單純的底部間隔有利于塊礦率的穩(wěn)定與提高。而且通過對爆區(qū)爆破后的爆堆及鏟裝情況的現(xiàn)場觀察和分析,發(fā)現(xiàn)在干孔中使用氣體間隔器進行頂部較適宜。經(jīng)綜合考慮后,昆陽磷礦確定選取頂部間隔裝藥。2.2單孔裝藥量節(jié)約昆陽磷礦自2013年2月以來,先后購買了5000支氣體間隔器,逐步在三、四、五采區(qū)中深孔(孔徑200mm)進行頂部空氣間隔裝藥爆破試驗,3月—6月共使用間隔器3828支。試驗炮孔采用多孔粒狀炸藥與乳化炸藥混合裝藥,平均孔深10.59m,單孔裝藥量平均減少12.95%(即單孔平均節(jié)約炸藥20.50kg)。其中,孔深10m以上的黑頁巖炮孔,在保證并改善爆破效果前提下,單孔裝藥量平均減少11.69%(即單孔平均節(jié)約炸藥22.90kg),取得預(yù)期的爆破效果和技術(shù)經(jīng)濟指標;孔深10m以上的灰頁巖炮孔,單孔裝藥減少量控制在7%~8%(即單孔平均節(jié)約炸藥12.50kg),才能保證爆破效果,未能取得預(yù)期的技術(shù)經(jīng)濟指標,若單一采用乳化炸藥進行空氣間隔裝藥爆破,理論上可節(jié)省15%~20%的單孔藥量,且能保證并改善爆破效果。同時,每次爆破中還存在一部份孔達不到設(shè)計孔深要求,沒有按計劃使用間隔器,因此,穿孔質(zhì)量有待進一步提高?？咨?0m以下的炮孔不能實現(xiàn)降成本的目的。氣體間隔器的使用,在保證填塞長度不變的情況下,單孔裝藥量得到較大幅度的減少,直接效益就是節(jié)省炸藥,降低單耗,一般間隔長度為1.2~2.5m。2013年3月-6月昆陽磷礦針對孔徑200mm,巖種為黑頁巖和灰頁巖進行間隔器的試驗,試驗的具體情況見表1。2.3爆破經(jīng)濟性分析試驗分2期進行。1期試驗采用空氣間隔并在同等裝藥量情況下,針對黑頁巖的爆破效果改善較明顯,基本看不到過粉碎區(qū)、根底、孔口大塊等現(xiàn)象;針對灰頁巖,孔口存在一定大塊,顯得爆力偏低,爆堆隆起不足。2期試驗針對不同巖性單孔藥量進行調(diào)整后,黑頁巖炮孔按單孔裝藥平均減少量為20.39kg,孔深10m以上單孔平均減少量為22.90kg時,爆破效果最佳,爆堆較理想;灰頁巖炮孔單孔裝藥平均減少量為15.50kg,孔深10m以上平均減少量為13.75kg時,爆破效果基本能符合要求,但仍然不是很理想,局部存在大塊。6月份將孔深10m以上灰頁巖炮孔單孔裝藥減少量調(diào)至12.50kg,爆破效果基本滿足要求。從本次實驗看,使用間隔器進行的爆破量154.34萬m3,扣除間隔器成本及采裝成本31.26萬元(間隔器28.71萬元,采裝2.55萬元),實際節(jié)約綜合成本28.12萬元,平均節(jié)約0.18元/m3,使用間隔器的炸藥單耗為0.37kg/m3,與未使用間隔器區(qū)域平均炸藥單耗0.42kg/m3(扣除1.5m超深)相比,單耗下降0.05kg/m3。間隔器單價按照75元,稅前炸藥單價按照7.31元,計算爆破經(jīng)濟效益(即節(jié)約的炸藥成本)。使用間隔器后爆破經(jīng)濟效益情況見表2。2.4采裝成本調(diào)整2期試驗共32次大爆破,其中黑頁巖爆破14次,灰頁巖爆破18次。一期試驗(3、4月份間斷試驗)單孔裝藥平均減少量為24.40kg,稍偏多,灰頁巖深部破碎塊度較大,且運距增大后挖機等車時間長,造成采裝成本稍有增大。另外,1期試驗結(jié)束后未能及時購入間隔器,部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)包含了非間隔裝藥爆破的采裝量。2期試驗(5、6月份連續(xù)試驗)單孔裝藥平均減少量調(diào)整為17.75kg,其中,黑頁巖調(diào)整為22.90kg,灰頁巖調(diào)整為12.50kg,采裝斷面均勻性較好,爆堆隆起符合要求,未發(fā)現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象,同時,針對車鏟比等進行適當調(diào)整,采裝成本越來越低。柴油單價按6.61元,計算采裝經(jīng)濟效益見表3。2.5空氣間隔藥劑爆破在灰頁巖未充爆破后,其爆破成本尚超降低1)氣體間隔器在使用過程中,安全可靠、操作簡單、性能穩(wěn)定。2)孔網(wǎng)參數(shù)不變,孔深在10m以上的黑頁巖炮孔,單孔可節(jié)約11.69%的裝藥量,扣除間隔器成本后,單孔節(jié)約成本92.40元,爆破后爆堆松散度較好,基本達到降低爆破成本的目的。3)相同爆破參數(shù)情況下,灰頁巖孔口還存在有大塊的情況,因為降低炸藥單耗后顯得爆力不足,爆堆隆起不明顯;調(diào)整單孔裝藥減少量為7%~8%,能保證并改善爆破效果,但從爆破成本來看,節(jié)約7%~8%的炸藥扣除間隔器成本后,所?；静荒苓_到降低的目的。因此,空氣間隔裝藥爆破在灰頁巖中深孔爆破中不太適用,若是全部采用乳化炸藥間隔裝藥結(jié)構(gòu),理論上可以實現(xiàn)降成本的目的。4)針對準150mm的鉆孔,目前深度達不到10m,理論上間隔1.2m,單孔可節(jié)約炸藥9kg,扣除間隔器成本后,不具備降成本條件,但從安全角度考慮,目前二采區(qū)離生活區(qū)較近,若采用間隔裝藥爆破可降低爆破震動強度20%。3陽磷礦作礦爆破試驗經(jīng)過4個月的試驗驗證后,為了較好地得到應(yīng)用,制定了有效的間隔爆破技術(shù)裝藥操作程序,施工中特別注意按設(shè)計要求滿足裝藥高度和空氣間隔器放置高度,根據(jù)間隔器的使用條件及特點,有選擇性的使用。昆陽磷礦從2013年7月份開始,僅對試驗效果明顯的黑頁巖采用頂部間隔裝藥爆破,孔深保持在10m以上,孔徑200mm,并根據(jù)爆破效果對比,部分孔采用BJQ-A150型氣體間隔器代替BJQ-A200型間隔器使用,爆破效果相近。經(jīng)過半年的應(yīng)用,炸藥單耗降幅達到了12%~20%。氣體間隔器作為炮孔裝藥的一個輔助處理手段,昆陽磷礦黑頁巖中深孔D200mm,孔深>10m,爆破中試驗及應(yīng)用效果較理想,提高了裝藥高度,降低孔口大塊率及根底,為鏟裝、運輸?shù)群罄m(xù)工序的高效生產(chǎn)創(chuàng)造有利條件,降低炸藥單耗、單孔裝藥量及一次爆破藥量,巖石破碎塊度更加均勻,達到了降成本的目的。4試驗孔底間隔技術(shù)空氣間隔爆