浅谈铜-曼露天矿山提升爆破质量对后续生产组织的影响

谭明洪

（云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

随着铜-曼露天矿山生产规模的扩大，近年来矿山采剥总量年年攀升，穿孔爆破工作量和施工组织难度大幅度增加。同时越来越多的大型铲装运输设备投入到生产现场，给矿山的生产组织及安全管理提出了新的挑战。其中，尤为突出的是因系列的爆破质量问题造成设备铲装效率下降，以及设备被边坡浮石和伞岩打砸等的安全事件频发，增加了矿山生产及安全成本。

针对所述问题，在保障矿山当前正常生产运行的情况下，通过采取一定的技术措施，提升爆破质量，改善设备施工安全环境，从源头上遏制设备零星打砸事故的，降低矿山安全生产风险。经过一系列针对性的探索与研究之后，其复杂地质状况爆破质量差的问题已逐渐得到有效改善。

1 实践内容及预期目标

（1）探索提升爆破质量的技术措施和方法。

（2）提高铲装设备、运输设备的生产效率。

（3）降低设备打砸等零星事故的发生频次。

2 具体实施的技术路线和方法

2.1 实施的现有技术支撑

（1）矿山引进了高精度数码电子雷管替代传统的非电导爆管雷管，作为矿山爆破施工的起爆器材。并经过多年实践和改善，该型起爆器材在安全、效率、质量等各方面性能均完全符合矿山生产的要求。

（2）本项目研究在2018年制定的铜曼采场露天爆破施工技术参数标准的基础上，结合当前矿山实际的需求，作进一步调整和完善。

（3）3Dmine矿业工程软件在矿山露天爆破技术设计中的应用进一步拓展，并与数码电子雷管等新型起爆器材高度适应，能充分发挥其高精度性、可靠性和灵活性，在爆破施工现场实践指导性更强。

2.2 实施的技术路线和方法

（1）铜曼采场大理岩、矽卡岩、片岩三种混合岩性区域的爆破孔网密度、布孔方式、炸药单耗及水孔孔网加密系数等参数优化。

（2）结合与矿山钻爆工作的复杂的特征，开展爆破施工水孔填塞工艺的改进和试验研究，改善水孔填塞质量和爆破效果。

（3）应用3D-mine矿业工程软件优化露天爆破起爆网路设计，改变爆堆移动和弱抛掷方向，进一步增强爆破设计的现场可操作性、灵活性和实践指导性，见下图1所示。

图1 3Dmine软件露天爆破设计模块的应用

（4）采用PVC管护孔技术措施，提高钻孔质量。一方面，降低了二次补孔或重钻炮孔造成的额外成本；另一方面，提高爆破施工质量，减少爆后根底的产生，从源头上改善爆破效果，见下图2所示。

图2 钻孔现场采用PVC管护孔措施

（5）临近边坡采用梯段式钻孔爆破的施工工艺，减少爆破振动对边坡的损坏，降低边坡维护成本，提高临近边坡爆破质量，施工方法及原理详见下图3所示。

图3 临近边坡梯段式爆破方法原理示意图

（6）露天高台阶边坡，采用一次性抛掷爆破的方法，降低剥离施工难度和安全风险，缩短施工周期，节省施工成本。

3 实施的成果

按照既定的实施技术路线，开展工作，通过多次的探索和实践，初步取得了以下几项成果。

3.1 设备打击事故迅速遏制

2020年度采剥施工区域发生因伞岩和高边坡浮石打砸设备的事故较去年大幅度减少，事故造成的财务损失大大降低。从客观上来说，若爆破效果不佳，矿岩块度不均匀、爆堆松散性不够，设备在铲装过程中极易形成上部伞岩和浮石大块，进一步构成对生产设备的安全隐患，乃至是造成设备打击事故。

据统计，2019年因边坡垮塌打击设备事故、边坡滚石打击设备事故6起，2020年2起同比下降67%；2019年因边坡垮塌打击设备事故、边坡滚石打击设备损失金额58450元，2020年为7000元，同比下降88%。

3.2 设备铲装效率大幅度提升

据统计，2020年1～11月，穿爆工序平均炸药单耗0.47kg/m³，较2019年同比增加了0.03kg/m³；电铲台班效率自2019年的3385 m³/台班，提升至2020年的3905m³/台班，同比提高了15%；4.5m³挖机台班效率自2019年的1310 m³/台班，提升至2020年的1453m³/台班，同比提高了11%，由此可见，炸药单耗的增加对生产效率和成本的影响较大，详见下表1所示。

表1 近两年矿山爆破、铲装单位成本统计

但就矿山而言，对于如何平衡生产效率与爆破成本和质量的关系，是一个多方面、多层次、多因素的复杂综合性问题。需从统筹企业生产经营的实际情况出发，全方位、系统性的进行论证研究，综合评定穿爆工序对矿山生产运行的影响权重，以此来权衡爆破成本在矿山生产成本中的比重，从而确立完整的炸药单耗管控体系。

3.3 穿爆和铲装综合成本显著下降

若按矿山每年1600万m³的采剥总量，爆破比例为100%，电铲和4.5m³挖机铲装总量分别各占50%的基数进行测算，爆破成本因炸药单耗的提高而增加了320万元，但铲装设备总装车成本却因设备生产效率的提高而减少了1272万元，详见下表2。

表2 穿爆及铲装成本统计情况

显然，从经济效益的角度来看，在一定程度上可控性的适当增加炸药单耗，对矿山生产成本的影响是有益的。

3.4 爆破技术与施工组织效率极大改进

（1）针对地形条件复杂、安全施工条件不利的高台阶边坡，经过多次实践并优化改进后，探索出一种高台阶弱抛掷爆破新方法和新工艺，一次抛掷爆破施工可以完成抛掷搬运废土量约30%，极大的加快剥离施工进度，节省废土搬运成本。

（2）针对临近边坡区域的爆破施工，创新性的实践摸索出一种新的边坡控制爆破技术和施工方法，有别于传统的边坡预裂及减震控制爆破技术，此种方法可大幅提高施工效率，同时又能较好保障边坡面的完整性。

（3）针对以往爆破技术参数标准与当前生产能力的适应性问题，在实际生产中经过大量的“实践—调整—再次实践—优化”等反复验证和总结，补充并完善了铜-曼露天矿山穿孔爆破技术参数标准，同时提高了爆破质量，爆区大块率和根底进一步下降。得出以下表4所示的2020年最新修订钻爆参数取值标准。

表3 孔网参数与炸药单耗标准

岩层富水性区域将采取特殊的加密布孔方式，加密系数是0.70～0.85，即该水孔区域孔网参数应是其正常孔网参数与加密系数的乘积。其中，大理岩水孔区域孔网加密系数为0.70～0.85，矽卡岩水孔区域孔网加密系数为0.75～0.80，片岩水孔区域孔网加密系数为0.80～0.90。

经实践总结发现，针对软弱、坚硬岩性接触带的爆破，可采取不同的爆破孔网参数，适当调整孔排距，改变爆破时爆堆移动方向，可减少因软弱岩层带造成爆破能量泄露等因素的影响。

4 结论

从近年来矿山生产的实践来看，除了优化生产组织管理、保障设备完好率和出勤率等因素之外，提升爆破质量是矿山设备生产效率得以大幅度提升、生产成本下降的一个重要原因。

经过铜-曼露天矿山生产实践表明，适当增加炸药单耗，并采取上述系列的技术措施，可有效改善爆破质量，实际的效果主要有：一是生产效率大幅度上升，综合成本下降，矿山生产要素结构和发展质量进一步提高。二是从源头上遏制了采剥施工现场设备打砸安全事故的发生。三是创新性的提出并实施了临近边坡梯段式爆破方法、高台阶抛掷爆破快速施工方法、积极探索粗粒度岩粉水孔填塞等新工艺。