余昌想

摘要：露天礦爆破的效果會直接影響到礦山的成本，因此，爆破工程的質(zhì)量尤其重要，它作為采礦工程的開山斧，有著無可替代的重要性。在露天采礦中，涉及的工序眾多，包括穿孔、爆破、鏟裝、運輸以及破碎等，如何在各個工序之間找到一個最佳的平衡點，使采礦的綜合成本最小是眾多礦業(yè)學(xué)者研究的重要課題之一。

關(guān)鍵詞：露天礦山；爆破效果；綜合成本；優(yōu)化

1 露天礦山爆破效果

露天礦山爆破效果，是指爆破過程中質(zhì)量是否符合爆破的標(biāo)準(zhǔn)，爆破質(zhì)量效果的好壞，直接關(guān)系影響到鏟裝設(shè)備的效率，同時按照露天礦的生產(chǎn)程序，也會影響到其他采礦作業(yè)程序的正常進(jìn)行，增加采礦的礦石和巖石生產(chǎn)的成本。因此，露天礦山的爆破作為采礦生產(chǎn)過程中的第一道程序，起著十分關(guān)鍵的作用。地質(zhì)勘察是一切開采活動進(jìn)行的前提，對于露天礦石爆破來說，地質(zhì)勘察的作用以及對整體開采的效果影響更甚。

2 地質(zhì)調(diào)查

地質(zhì)調(diào)查的詳細(xì)程度對礦山爆破效果有很大影響，為此，這里借助先進(jìn)的3GSM三維巖體不接觸測量系統(tǒng)，對該礦山臺階坡面巖體進(jìn)行攝影測量，獲取一系列真實反映巖體宏觀結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像，建立三維巖體結(jié)構(gòu)面空間分布模型，從中提取節(jié)理裂隙和結(jié)構(gòu)面的空間分布信息，從而實現(xiàn)了數(shù)字化測量巖體結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)。在結(jié)構(gòu)面調(diào)查的基礎(chǔ)上，對該礦山的巖石進(jìn)行了點荷載強(qiáng)度（IS）試驗，IS=4.4～4.9MPa，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和相關(guān)的計算得到巖體的抗壓強(qiáng)度Rc=70～76MPa，以及巖石的基本質(zhì)量指標(biāo)Q=425～440。通過查詢巖體基本質(zhì)量分級標(biāo)準(zhǔn)和巖體堅硬程度和完整程度劃分表可知，礦山巖體穩(wěn)定性屬于Ⅲ級；巖石較堅硬，巖體較破碎；并根據(jù)巖體的普氏堅固性系數(shù)和波阻抗值可知該礦山巖體的可爆性屬于中等；又根據(jù)相關(guān)學(xué)者的觀點：巖石堅固性在各方面的表現(xiàn)是一致的原理，可知該礦山巖體的可鉆性亦屬于中等。

3 爆破效果分析

在地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對礦山進(jìn)行了爆破參數(shù)設(shè)計。其中：臺階高度15m；炮孔直徑150mm；孔網(wǎng)參數(shù)為6m×4m；超深1.5m；填塞高度3.5m；炸藥采用多孔粒狀銨油炸藥；雷管采用高精度導(dǎo)爆管雷管；底盤抵抗線4m；起爆網(wǎng)絡(luò)采用逐孔起爆法。以此爆破參數(shù)，在現(xiàn)場進(jìn)行爆破參數(shù)設(shè)計。對爆破效果進(jìn)行了定性分析與定量分析，其中定性分析主要是評價爆破后的爆堆形態(tài)即包括爆堆的松散度、爆堆的拋擲距離、爆堆的塌落寬度等，主要通過攝影法來對爆堆的形態(tài)進(jìn)行分析，有的爆堆高度低于臺階高度；有的爆堆高度高于臺階高度。

爆堆高度低于臺階高度時，爆堆與新的臺階之間有一個約5m左右的塌落線，爆堆的塌落寬度約為2.5倍的臺階高度，說明爆破的抵抗線偏小。爆堆高度高于臺階高度時，爆堆的塌落寬度約為2倍的臺階高度，比較合適。爆破效果的定量分析主要包括大塊率、根底率和平均塊度等。本文主要通過統(tǒng)計爆破大塊率來定量評價爆破效果。判斷大塊的標(biāo)準(zhǔn)，主要通過破碎機(jī)入料的尺寸大小來決定，該礦山的大塊標(biāo)準(zhǔn)為800mm以上。測定大塊率的方法很多，有直接法和間接法。前者一般采用一定目數(shù)的網(wǎng)格進(jìn)行篩分，后者常用體積比法。兩者各有優(yōu)缺點。本文采用體積比法，優(yōu)點是統(tǒng)計結(jié)果較準(zhǔn)確，缺點是統(tǒng)計結(jié)果出來得較晚，需要等到整個爆堆都鏟裝結(jié)束后才可以統(tǒng)計出大塊率。一次臺階爆破的總體積由單次爆破的布孔參數(shù)及臺階高度決定：

（1）式中V為單次臺階爆破的總體積，m3；C為單次實際爆破的體積修正系數(shù)，與臺階初始形狀及爆破質(zhì)量有關(guān)，當(dāng)殘留根底和懸吊大塊計入該次爆破的大塊數(shù)時，C=1.0～1.25；L為鉆機(jī)工作面的布孔長度，與孔間距有關(guān)，m；W為最后一排臺階炮孔到坡面邊際線的距離，由排距和第一排孔孔口到坡面邊際的距離確定，m；H為臺階高度，m。一次臺階爆破大塊率由下式確定：

（2）式中T為單次臺階爆破的大塊率，%；N為單次臺階爆破的大塊個數(shù)；V0為單次爆破大塊的平均體積，m3。通過式（1）和式（2）的統(tǒng)計，可得該礦山的大塊率為0.98%～2.21%。

4 大塊率與成本的關(guān)系分析

4.1 成本的計算與統(tǒng)計

這里所說的開采綜合成本用某學(xué)者給出的定義就是：“給出的大塊率必須是穿孔、爆破、裝載、運輸和破碎的綜合作業(yè)的單位成本是最低的”。為此，本文經(jīng)過現(xiàn)場設(shè)備效率的標(biāo)定并計算了爆破、鏟裝、運輸及二次破碎的成本，經(jīng)過線性回歸的方法得到如圖2所示的成本與大塊率的關(guān)系。

4.2 成本模型的建立

對圖2進(jìn)行線性回歸分析，建立了從爆破至二次破碎的綜合成本與大塊率之間的數(shù)學(xué)模型：

（3）式中C為綜合成本；D為大塊率。

由總成本模型可以得到如圖3所示的總成本與大塊率之間的曲線關(guān)系。從圖3可以看出，當(dāng)大塊率為1.1%～1.2%時成本是最低的為11.5元/m3，與礦山?jīng)]有進(jìn)行爆破參數(shù)優(yōu)化之前的大塊率2.21%相比，成本節(jié)省了1.3元/m3，降本效果顯著。

5 結(jié)語：

綜上所述，以某礦山為背景，通過地質(zhì)調(diào)查和點荷載實驗，對該礦山巖體的完整性、可鉆性和可爆性進(jìn)行了分級，并基于實際爆破效果，對其綜合成本進(jìn)行分析計算和優(yōu)化研究，優(yōu)化后成本明顯節(jié)省，降本效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

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