降低矿石爆破炸药单耗的实践

2010-11-16边水妮

采矿技术 2010年1期

关键词：微差单耗装药

边水妮

(太原钢铁(集团)有限公司复合材料厂, 山西定襄县 035407)

降低矿石爆破炸药单耗的实践

边水妮

(太原钢铁(集团)有限公司复合材料厂, 山西定襄县 035407)

分析了太钢复合材料厂矿石爆破炸药单耗偏高的原因,并针对性的采取优化爆破孔网参数、增大开采台阶高度、调整起爆顺序、严格作业管理、改变钻孔直径等措施,达到了降低炸药单耗 18%左右、爆堆集中、块度适中、无根底的预期效果。

白云石矿;炸药单耗;孔网参数;起爆方式

太原钢铁(集团)有限公司复合材料厂的主要产品之一为白云石矿,生产的白云石矿主要用于烧结和炼钢的辅助原料、轻烧白云石等深加工产品的生产原料,矿石普氏硬度系数为 10～14,属中等坚硬岩石。

中深孔爆破是矿山生产中的重要工作,对铲装、运输、破碎等后续工艺环节的效率、经济效益、技术经济指标等都具有较大的影响,衡量爆破经济效益的重要指标之一是矿石爆破炸药单耗。2003年底,太钢复合材料厂白云石矿的中深孔爆破炸药单耗为0.78 kg/m3,与理论值相比明显偏高,而且爆破效果一般,这直接造成采矿成本偏高,矿石生产的经济效益降低。针对这一情况,进行了原因分析并采取有效措施,最终使矿石爆破炸药单耗降到了 0.64 kg/m3,爆破效果良好,达到了预期的目的。

1 矿石爆破炸药单耗偏高的原因

针对矿石爆破炸药单耗偏高的问题,从理论和实际两方面进行了原因分析,最后确定了影响矿石爆破炸药单耗的主要因素有 5个方面:

(1)矿石中深孔爆破孔网参数不合理;

(2)开采台阶偏低;

(3)矿石中深孔爆破起爆方式不合理;

(4)布孔、钻孔、装药随意性大,作业人员素质低;

(5)潜孔钻钻杆直径偏大。

2 降低矿石爆破炸药单耗的措施

针对影响矿石爆破炸药单耗偏高的主要因素,分别有针对性的采取了改进措施。

2.1 选择合适的矿石爆破孔网参数

在炸药性能一定时,对各类岩石均有一个合理的爆破炸药单耗,在给定的孔径、台阶高度条件下,各类矿岩的中深孔爆破每孔均有一个适宜的负担爆破面积(参照表1),理论上矿石爆破炸药单耗要降低,则应适当增大每孔负担的爆破面积,爆破面积 s的大小决定于孔网参数的取值,即排距(a)和孔距(b)的大小。理论结合实际确定白云石矿每孔适宜负担爆破面积为 24 m2。原有孔网参数为 3 m×7 m,每孔负担面积 21 m2显然偏小,因此将孔网参数调整为 4 m×6 m,每孔爆破负担面增加 3 m2,以台阶高度为 10 m计,每孔爆破方量增加了 30 m3,单此一项就可使矿石爆破炸药单耗降低 9%左右。

表1 深孔台阶爆破单位耗药量

2.2 增大开采台阶高度

通过技术分析和科学计算可知,在一定范围内适当增大开采台阶高度,当炮孔的超深和填塞高度基本不变时,进行高台阶爆破,将相应增大装药高度,可以延长爆炸气体作用时间,有利于增强爆破作用,改善爆破质量,提高中深孔每米出矿量,从而降低炸药消耗。因此,通过测算并结合矿石物理力学性质及采场铲装设备现状实际能力,将采场新开采台阶高度从原有的 10 m提高到 12 m,将潜孔钻钻孔深度从平均 12.0 m左右调整到平均 14.0 m左右,结果爆破效果良好,既有利于矿石爆破炸药单耗的降低,又使炮孔利用率得到了提高。

2.3 调整矿石中深孔爆破起爆顺序

起爆顺序变化的主要目的,在于改变炮孔爆破方向,缩小爆破时实际的最小抵抗线,增大实际的a/w(a表示孔间距,w表示最小抵抗线)值,创造新自由面,增加爆破后岩块之间的碰撞机率,实现再破碎,以改善爆破块度和爆堆形状,降低爆破地震效应。

根据有关研究资料,药包爆炸后 10 ms,岩石地表开始有明显的移动,接着在加速过程中形成鼓包,到 20 ms时,鼓包运动接近最大速度,到 100 ms时鼓包严重破坏。经过实践,在微差爆破中采用间隔时间为 50～100 ms爆破效果较好。而原有起爆方式起爆时按 1～15段依次起爆,前 5排微差时间 25～50 ms之间,显然偏小。因此,将起爆方式调整为按 1,3,5,7,9,11段或 2,4,6,8,10,12段等跳段方式进行排间微差爆破,使排间微差时间控制在 50～100 ms之间。另外,还采用逐孔起爆技术进行孔间微差爆破,此技术是在孔内安装高段位 400 ms雷管,地表使用 25,42,65 ms等延期雷管,通过地表延期的方式进行孔间微差爆破。起爆顺序改变后,增加了矿石爆破后的相互挤压碰撞,从而间接降低了矿石爆破炸药单耗。孔间微差爆破连线见图1。

图1 孔间微差爆破网络连线示意

2.4 严格作业管理

严格按设计要求进行布孔、钻孔、装药连线。加强对作业人员的指导和教育,将责任到人,确保钻孔质量、装药质量,杜绝了可控因素的影响,为降低矿石爆破炸药单耗提供了必要条件,具体措施如下:

(1)制定了《爆破工艺标准及达标管理办法》,严格按办法要求对相关人员进行一对一的培训指导,确保布孔、钻孔及装药等相关工作正常开展,做好事前控制;

(2)爆破技术人员及时下达钻孔任务,包括布孔示意图、孔网参数、钻孔深度、钻孔方向等;

(3)要求钻孔作业人员严格按钻孔任务书进行作业,并对各孔孔内情况做好记录,钻孔孔距、排距误差分别控制在 ±0.3 m、±0.2 m范围内,孔深必须为正误差≤1.0 m;

(4)爆破实施前,钻孔作业人员按爆破设计要求做好炮孔的修正、回填等工作,直至各钻孔孔网参数、孔深符合爆破设计要求,否则不准实施爆破;

(5)爆破实施时,爆破作业人员严格按装药卡片要求进行作业,对于有裂缝和有水的孔直接用塑料袋和特制绳索配合进行装药。

2.5 改变钻杆直径

原有钻机为 KQ150潜孔钻机,钻杆直径为 170 mm,从表2可以看出,钻杆直径越小每米装药量越少,通过对设备进行技术改进,将原有潜孔钻钻杆直径改为 150 mm,另外新配置一台 CS165D液压潜孔钻机,钻杆直径为 165 mm,这样每米装药量减少了2～5 kg,此项使矿石爆破炸药单耗降低了 3%左右。