露天矿爆破质量控制与爆破成本控制

露天矿爆破质量控制与爆破成本控制

爆炸的质量直接关系到采矿、运输和采矿等后继环境的是否正常。它也是影响露天开采安全生产、安全标准和经济效益的重要因素。随着国内外爆破技术的发展,国内外研究和试验表明:使用空气间隔装药技术用于爆破可以得到与常规装药方式相近的效果,同时可以减少大量的装药工作量及起爆器材的使用,从而达到提高工作效率和有效节省爆破成本的目的。1降成本能力分析昆阳磷矿位于昆明市204°方向平距39km、晋宁县325°方向平距6.7km处,隶属于云南磷化集团有限公司。矿山开采有近50a的历史,具备成熟的采选工艺、精湛的专业技术力量及国际先进的设备。随着矿山设备的不断更新,近几年不断引进全液压、高风压、效率较高的潜孔钻机和牙轮钻机,同时对原有KQ-200钻机进行技术改造,能够实现钻10~18m中深孔的要求,台阶高为10~15m,孔网参数:5m×5m、6m×6m、7m×7m,梅花型布孔,大间距小排距斜排微差起爆,采用连续装药结构,炸药平均单耗0.42kg/m3左右。由于昆阳磷矿点多面广,工作线较长,钻机频繁调动降低了钻机的有效作业时间,2013年昆阳磷矿挖掘一切潜力,积极响应公司降成本精神。为减少钻机频繁移动,采用了深孔爆破,并引进和使用空气间隔器进行深孔爆破试验,通过使用BJQ气体间隔器改变传统的连续装药,形成轴向不耦合装药结构,使爆炸能量得到均匀释放,充分利用炸药的爆炸能量,减少爆破过粉碎区,降低爆破孔口大块率,降低炸药单耗,降低地震效应等,解决昆阳磷矿爆破震动大及爆破成本高的问题。2试验过程和分析2.1不同间隔药剂的试验结果空气间隔装药的位置,大致分为顶部,中部和底部间隔位置3种。装药示意图如图1。间隔位置的选取目前还停留在试验及推理的阶段,缺乏理论上严密的推导论证。昆阳磷矿于2012年12月份由厂家先后提供280支空气间隔器对17m、11m孔,分别进行底部间隔装药(亦称孔底气垫装药)、中间间隔装药、顶部间隔装药3种间隔装药的试验,因试验点分散、点多、岩性变化及间隔器数量有限,从改善爆破效果、降低炸药单耗看,不能准确计算出间隔器的优势所在,需要继续跟踪试验。但根据不同间隔位置的试验,昆阳磷矿的试验情况是底部间隔装药会因底部装药不足爆破后局部留有根底;中间间隔装药由于2个相对冲击波阵面相互作用和振动,其破碎效果要优于底部和上部间隔装药的破碎效果,爆破效果较好,但生产效率相对较低;顶部间隔装药能保证填塞长度,无论从爆破机理,还是从爆破效果分析,上部空气间隔吊装填塞技术的实施,比单纯的底部间隔有利于块矿率的稳定与提高。而且通过对爆区爆破后的爆堆及铲装情况的现场观察和分析,发现在干孔中使用气体间隔器进行顶部较适宜。经综合考虑后,昆阳磷矿确定选取顶部间隔装药。2.2单孔装药量节约昆阳磷矿自2013年2月以来,先后购买了5000支气体间隔器,逐步在三、四、五采区中深孔(孔径200mm)进行顶部空气间隔装药爆破试验,3月—6月共使用间隔器3828支。试验炮孔采用多孔粒状炸药与乳化炸药混合装药,平均孔深10.59m,单孔装药量平均减少12.95%(即单孔平均节约炸药20.50kg)。其中,孔深10m以上的黑页岩炮孔,在保证并改善爆破效果前提下,单孔装药量平均减少11.69%(即单孔平均节约炸药22.90kg),取得预期的爆破效果和技术经济指标;孔深10m以上的灰页岩炮孔,单孔装药减少量控制在7%~8%(即单孔平均节约炸药12.50kg),才能保证爆破效果,未能取得预期的技术经济指标,若单一采用乳化炸药进行空气间隔装药爆破,理论上可节省15%~20%的单孔药量,且能保证并改善爆破效果。同时,每次爆破中还存在一部份孔达不到设计孔深要求,没有按计划使用间隔器,因此,穿孔质量有待进一步提高。孔深10m以下的炮孔不能实现降成本的目的。气体间隔器的使用,在保证填塞长度不变的情况下,单孔装药量得到较大幅度的减少,直接效益就是节省炸药,降低单耗,一般间隔长度为1.2~2.5m。2013年3月-6月昆阳磷矿针对孔径200mm,岩种为黑页岩和灰页岩进行间隔器的试验,试验的具体情况见表1。2.3爆破经济性分析试验分2期进行。1期试验采用空气间隔并在同等装药量情况下,针对黑页岩的爆破效果改善较明显,基本看不到过粉碎区、根底、孔口大块等现象;针对灰页岩,孔口存在一定大块,显得爆力偏低,爆堆隆起不足。2期试验针对不同岩性单孔药量进行调整后,黑页岩炮孔按单孔装药平均减少量为20.39kg,孔深10m以上单孔平均减少量为22.90kg时,爆破效果最佳,爆堆较理想;灰页岩炮孔单孔装药平均减少量为15.50kg,孔深10m以上平均减少量为13.75kg时,爆破效果基本能符合要求,但仍然不是很理想,局部存在大块。6月份将孔深10m以上灰页岩炮孔单孔装药减少量调至12.50kg,爆破效果基本满足要求。从本次实验看,使用间隔器进行的爆破量154.34万m3,扣除间隔器成本及采装成本31.26万元(间隔器28.71万元,采装2.55万元),实际节约综合成本28.12万元,平均节约0.18元/m3,使用间隔器的炸药单耗为0.37kg/m3,与未使用间隔器区域平均炸药单耗0.42kg/m3(扣除1.5m超深)相比,单耗下降0.05kg/m3。间隔器单价按照75元,税前炸药单价按照7.31元,计算爆破经济效益(即节约的炸药成本)。使用间隔器后爆破经济效益情况见表2。2.4采装成本调整2期试验共32次大爆破,其中黑页岩爆破14次,灰页岩爆破18次。一期试验(3、4月份间断试验)单孔装药平均减少量为24.40kg,稍偏多,灰页岩深部破碎块度较大,且运距增大后挖机等车时间长,造成采装成本稍有增大。另外,1期试验结束后未能及时购入间隔器,部分统计数据包含了非间隔装药爆破的采装量。2期试验(5、6月份连续试验)单孔装药平均减少量调整为17.75kg,其中,黑页岩调整为22.90kg,灰页岩调整为12.50kg,采装断面均匀性较好,爆堆隆起符合要求,未发现过粉碎现象,同时,针对车铲比等进行适当调整,采装成本越来越低。柴油单价按6.61元,计算采装经济效益见表3。2.5空气间隔药剂爆破在灰页岩未充爆破后,其爆破成本尚超降低1)气体间隔器在使用过程中,安全可靠、操作简单、性能稳定。2)孔网参数不变,孔深在10m以上的黑页岩炮孔,单孔可节约11.69%的装药量,扣除间隔器成本后,单孔节约成本92.40元,爆破后爆堆松散度较好,基本达到降低爆破成本的目的。3)相同爆破参数情况下,灰页岩孔口还存在有大块的情况,因为降低炸药单耗后显得爆力不足,爆堆隆起不明显;调整单孔装药减少量为7%~8%,能保证并改善爆破效果,但从爆破成本来看,节约7%~8%的炸药扣除间隔器成本后,所剩基本不能达到降低的目的。因此,空气间隔装药爆破在灰页岩中深孔爆破中不太适用,若是全部采用乳化炸药间隔装药结构,理论上可以实现降成本的目的。4)针对准150mm的钻孔,目前深度达不到10m,理论上间隔1.2m,单孔可节约炸药9kg,扣除间隔器成本后,不具备降成本条件,但从安全角度考虑,目前二采区离生活区较近,若采用间隔装药爆破可降低爆破震动强度20%。3阳磷矿作矿爆破试验经过4个月的试验验证后,为了较好地得到应用,制定了有效的间隔爆破技术装药操作程序,施工中特别注意按设计要求满足装药高度和空气间隔器放置高度,根据间隔器的使用条件及特点,有选择性的使用。昆阳磷矿从2013年7月份开始,仅对试验效果明显的黑页岩采用顶部间隔装药爆破,孔深保持在10m以上,孔径200mm,并根据爆破效果对比,部分孔采用BJQ-A150型气体间隔器代替BJQ-A200型间隔器使用,爆破效果相近。经过半年的应用,炸药单耗降幅达到了12%~20%。气体间隔器作为炮孔装药的一个辅助处理手段,昆阳磷矿黑页岩中深孔D200mm,孔深>10m,爆破中试验及应用效果较理想,提高了装药高度,降低孔口大块率及根底,为铲装、运输等后续工序的高效生产创造有利条件,降低炸药单耗、单孔装药量及一次爆破药量,岩石破碎块度更加均匀,达到了降成本的目的。4试验孔底间隔技术空气间隔爆