矿岩分离爆破技术在露天采矿中的应用分析

滕 潇，潘彦文

（1.甘肃兰金民用爆炸高新技术有限责任公司，甘肃 兰州 730020；2.紫金矿业集团陇南紫金矿业有限公司，甘肃 陇南 742208）

国家露天采矿技术通常采用松动法爆破技术，虽然满足技术的成熟但是导致岩矿的整体像同一侧偏歪使矿岩混淆，严重的限制了采矿的发展。而矿岩分离技术通过电子技术控制雷管进行定时引爆，引爆时间及地点能够控制且合理，可以较好的实现露天采矿，现已被被广泛的应用中，为此提出采用矿岩分离技术对露天矿石进行开采。矿岩分离爆破技术满足合理安全的控制采矿事故、提高采矿效率和精准化程度提高三个主要特点，文章通过其特点进行了矿岩分离爆破技术在露天采矿的应用的分析，研究了矿岩分离爆破技术在露天采矿中的控制要点。最终通过传统的爆破技术与矿岩分离爆破技术的对比实验，得出反馈数据，确定文章提出的矿岩爆破分离技术，在实施露天采矿时可以开采能够开采出质量较高的矿石，并且节省爆破费用，避免了矿岩石的混合。

1 矿岩分离爆破技术在露天采矿的应用

现国家主流的矿岩分离爆破技术已经逐步应用到露天采矿的应用，其应用原理为：由于炮孔周围岩石的运动方向主要受自由面的影响,自由面的存在是工程爆破破岩所必须具备的条件。最小抵抗线方向是岩石运动速度最高、爆破作用最集中的方向,是其爆破实现的主导方向。通过控制炮孔起爆的时间顺序,改变起爆过程中爆破区域内的瞬间自由面的变化,即可以实现岩石运动方向的控制,从而实现矿石和岩石的分离。

根据矿岩爆破分离技术的原理，其技术主要应用于露天采矿主要应用于钻孔施工中，是矿岩爆破技术的基础，主要有岩体及矿体钻孔两部分构成。首先，根据采矿时矿体的倾斜变化的不同，阿特撕拉等大孔径液压钻机可布置不同的钻孔孔径。其次，为保证整体矿带的稳定性尽量选取大孔径钻机，对露天采矿的后续操作可产生有利影响，起到较好的支撑效果。有关部门工作人员在进行钻孔操作时，需要记录好钻孔的位置及时间，控制好岩体上每个孔径之间的间隔，计算出岩层间隔处的深度，继而在后续的爆破中取得良好的应用[1]。例如选取赵沟矿段进行穿孔爆破作业，赵沟矿段采剥高峰期剥离量2050×104t，采矿量210×104t；马沟矿段采剥高峰期剥离量1250×104t，采矿量60×104t。根据各矿段生产规模及矿岩的物理力学性质，采矿作业选用Φ120潜孔钻机，剥离作业选用Φ165潜孔钻机。为使矿岩破碎均匀、减少爆破根底、降低大块产出率、改善爆破质量，设计采用大区微差爆破，非电导爆系统起爆。同时为维护边坡稳定，边坡靠帮时，要求施工队应做好预裂爆破，以便爆破后形成一个平整的终了台阶坡面，提高边坡稳定性。爆破警戒线距离200m。爆破炸药选用铵油炸药，起爆药选用2#岩石炸药，相邻组合台阶不可同时爆破[2]。矿石合格块度为小于1000mm，大块产出率1%。岩石合格块度为小于1000mm，大块产出率1%。为使预裂爆破效果达到相关要求，应根据实际情况优化爆破参数，使其预裂孔半孔率应在80%以上。

根据矿岩爆破分离技术在露天采矿中的应用，其主要设计有钻孔孔径、孔距、孔深、布孔方式、装药结构、孔超深、最小抵抗线、底盘抵抗线、药量及单耗、起爆网路设计等方法。在实现其设计的过程中，爆破网路图的绘制多采取类比法，根据此模式计算较简单。其炮孔的设计位置与采矿的环境，雷管可实现爆破的范围大小或爆破技术均有一定的关系。爆破过程中最重要的即为炮孔的分布，在实现炮孔的合理分布时，应充分利用采矿时露天矿区地形，避免创造空面用于减小爆破阻力，炮孔的布置应尽量与岩石层面或断裂截面处于垂直状态，降低漏气的可能性，且避开最低抗线，以防产生冲天炮空炮等，降低了露天采矿的开采效果。提高其爆破效率同时要做好爆破的装药结构，主要分为连续装满炸药、用空气隔开装置炸药、混合型炸药和底部铺置空气装满炸药等多种结构方式，具体结构图如下图1所示。

图1 装药结构图

2 矿岩分离爆破技术在露天采矿中的控制要点

为使矿岩破碎均匀、减少爆破根底、降低大块产出率、改善爆破质量，设计采用大区微差爆破，非电导爆系统起爆。同时为维护边坡稳定，边坡靠帮时，要求施工队应做好预裂爆破，以便爆破后形成一个平整的终了台阶坡面，提高边坡稳定性。进而提出矿岩分离爆破技术在露天采矿中的所需要控制的要点[3]。

首先要控制爆破储备量的充裕，用来满足挖掘机持续工作量的要求，通常对爆破量的要求为一次爆破后的岩石量最少可以实现挖掘机2～4个昼夜的连续运输需要，且岩石块度的大小应合理分配，经过矿岩分离后的最大岩石块应小于挖掘机铲斗的最大宽度。其次应注意整个爆破过程中是否存在爆破危害，爆破时所产生的地面震动、飞出小块岩石和噪音危害均相对明显，即应将爆破产生的危害降低在允许范围内。爆破震动及地震也影响系数的变化，岩石坚固系数f变化介于3～6之间，易开挖，爆破作业量小，爆破振动系数取Kc=0.015。地震设防烈度为8度，地震基本加速度值为0.30g[4]。多遇地震动峰值加速度宜按基本地震动峰值加速度的1/3确定。在整个露天矿场进行爆破过程中，需要根据岩石层的层堆形态不同，集中度或松散程度不同和岩石层覆盖的薄厚进行不同的爆破方式。最后在进行爆破操作实施前要进行专业人员对施工方案的编制，制定具体安全措施及书写精准的计算书，经相关部门批准后即可实施爆破工程。矿岩分离爆破技术在露天采矿中的控制要点步骤2所示。

图2爆破技术控制要点流程

3 爆破技术的对比实验研究

为保证文章提出的矿岩分离爆破技术在露天采矿中的应用得有效性，进行了以下的实验论证。实验采用相同地区，露天矿层相同的地点进行采矿论证。为保证实验的严密性，首先采用传统的爆破技术对露天矿石进行开采，再采用矿岩分离爆破技术进行同样操作，作为实验论证对比，对采矿深度相同时的出矿质量反馈数据进行统计，其实验结果如图3所示。

图3 出矿质量对比实验

从图2可以看出，经过实验，相比传统的爆破技术，矿石分离爆破技术的出矿质量较高，高出于25%，因此要加快矿石分离爆破技术的创新。

4 结束语

本文对矿岩分离爆破技术在露天采矿中的应用进行分析，根据矿岩分离爆破技术在露天采矿中的控制要点，研究矿岩分离爆破技术在露天采矿的应用，通过对比实验对出矿质量的数据反馈表明，文章提出的矿岩爆破分离技术具备极高的有效性。希望本文的研究能够为矿岩分离爆破技术在露天采矿中的应用提供理论依据。