王月輝

1  引言

露天采石開采中，主要有鉆、爆、挖、運(yùn)、排五大工序，其中鉆爆成本占直接成本的比例較重，是除挖運(yùn)之外的第二大高成本工序，其比例占生產(chǎn)成本的15%左右。因此，為了進(jìn)一步提升爆破效果、降低爆破成本，很多專家學(xué)者對(duì)此做了大量的研究，通過不斷的探索和實(shí)踐，取得了明顯的效果。本文以南方某大型采石場(chǎng)爆破采石為實(shí)例，從布孔方式、炸藥的選擇、裝藥結(jié)構(gòu)、堵塞長(zhǎng)度以及起爆方式等幾個(gè)方面著手探討改善爆破效果、降低爆破成本的途徑。

2 工程實(shí)例

采石場(chǎng)鉆爆成本由人員工資、鉆孔費(fèi)用、雷管消耗、炸藥消耗等4部分組成。其中人員工資只要合理定員、定額，加強(qiáng)管理就可控制，其費(fèi)用是固定的。因此，對(duì)爆破成本影響最大、最直接的就是爆炸物品的消耗以及延米方量，尤其是炸藥單耗。影響炸藥單耗的主要因素有：巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，爆區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖體結(jié)構(gòu)。

2.1 工程概況

南方某采石工程要求爆破采石約 1200×10⁴m³，日產(chǎn)3×10⁴m³。日均爆破自然方為2×10⁴m³。采區(qū)主要為中粗粒花崗巖，小部分地帶為輝綠巖，ƒ值為 11～14，密度 2.7g /cm³，采區(qū)巖體傾向及傾角大多為 130°∠80°，巖石節(jié)理、裂隙、風(fēng)化溝、破碎帶均十分發(fā)育，裂隙水豐富。大部平臺(tái)原巖本身被切割成許多小塊，含有大量粉礦成分，且不同位置和深度風(fēng)化程度差異很大。

鉆孔設(shè)備為阿特拉斯?jié)摽足@機(jī)，孔徑 140mm，設(shè)計(jì)臺(tái)階高度 H=15.0m，鉆垂直孔，對(duì)ƒ=l l~14的花崗巖超深1.5m。炸藥為成品乳化炸藥卷和現(xiàn)場(chǎng)混裝銨油炸藥。

2.2 工程重難點(diǎn)

本采石場(chǎng)部分地段巖石顆粒之間膠結(jié)程度差，且節(jié)理、裂隙非常發(fā)育，因此造成爆破后石料塊度極不均勻，粉礦率較高。業(yè)主所需石料主要包括堤心石和規(guī)格石兩大類，總計(jì)15種規(guī)格，對(duì)開采的石料的規(guī)格及級(jí)配要求非常嚴(yán)格。石料大于1500kg視為大塊，需要二次解炮處理；10kg以下石料為粉礦，作為棄渣排出，要付出 1倍以上的單價(jià)來處理粉礦。良好的爆破效果及降低粉礦率是本工程的重難點(diǎn)。

工程為高陡擴(kuò)幫開采，共有 14個(gè)平臺(tái)，高差為 225m，每個(gè)平臺(tái)寬度約為 50m，基本上炸 6~7排孔就到平臺(tái)馬道邊緣了。爆破作業(yè)工作面短，均衡生產(chǎn)困難。日產(chǎn)3萬方成品石料，工作面需擺放 30臺(tái)大型挖掘機(jī)，每臺(tái)設(shè)備需 20m寬才能旋轉(zhuǎn)工作，正常作業(yè)需要 600m爆堆長(zhǎng)度，為均衡生產(chǎn)還需200m以上工作面辰度供鉆孔、裝藥，所以要實(shí)現(xiàn)連續(xù)均衡作業(yè)，必須每天都保證有800m以上的作業(yè)線長(zhǎng)度，即有 4個(gè)平臺(tái)正常作業(yè)。這就要求計(jì)劃、調(diào)度、鉆爆、裝運(yùn)、工作面清理等各個(gè)方面要互相配合，各個(gè)環(huán)節(jié)做到最好。

3 降低爆破成本的措施

3. 1 合理布孔

日產(chǎn)2×10⁴m³，對(duì)于 15 m臺(tái)階，需要至少 7 0個(gè)孔才能滿足日產(chǎn)需要，對(duì)于本采石場(chǎng)，巖性變化較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，所以對(duì)布孔提出了很高的要求。布孔是深孔爆破中的重要一環(huán)，合理布孔能為爆破創(chuàng)造良好的條件，爆破效果好，大塊率低，延米爆破量高；反之，則爆破條件不利，雖可在以后工序中做些適當(dāng)調(diào)整，但由于先天不足，爆破效果仍有可能不佳。所以．布孔對(duì)爆破質(zhì)量有著極大的影響。

由于是單幫工作面開采，所提供的可供布孔的區(qū)域不大，基本上一個(gè)平臺(tái)可布置炮孔 30個(gè)左右，三角形布孔排間順序起爆是本采石場(chǎng)在生產(chǎn)中用得最多的一種起爆方法。實(shí)踐證明，按排間順序起爆時(shí)，爆堆成型較好便于挖運(yùn)，并且可降低粉礦率。因此，與之配套的布孔方式一般應(yīng)采用三角形，盡量避免矩形或方形布孔。采用三角形交錯(cuò)布置，使炸藥能量分布均勻，減少根底、大塊。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能更好地調(diào)整爆破實(shí)際鄰近系數(shù)，合理的爆破鄰近系數(shù)有利于改善爆破效果。

前排孔應(yīng)布在難爆的位置，并保證抵抗線均勻，避免出現(xiàn)弱面效應(yīng)；后排孔盡量拉直，使得爆后眉線整齊便于下次布孔；布完后根據(jù)巖性、抵抗線等因素微微調(diào)整孔位，使其基本均勻。

3.2 改善裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞方式

在露天采石開采中，選擇合理的裝藥方式，可使用較少的炸藥達(dá)到較好的爆破效果，從而提高經(jīng)濟(jì)效益以及減小爆破振動(dòng)。裝藥方式一般分為連續(xù)裝藥和間隔裝藥。由于全耦合裝藥，底部單耗過大，堵塞段過長(zhǎng)，上部容易產(chǎn)生大塊，底部容易產(chǎn)生過粉的區(qū)域，所以本工程只是在前期剝離時(shí)使用。當(dāng)形成工作面平臺(tái)時(shí)，基本上都是應(yīng)用崩塌爆破技術(shù)，采用全孔不均勻耦合裝藥結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝藥，下部裝藥密度大，上部裝藥密度小，不裝藥段采用細(xì)砂或炮泥堵塞，因爆破時(shí)下部炸藥要推開夾制作用較大的底部巖石，采用φ110mm藥卷連續(xù)不耦合裝藥，確保能將下部巖石炸開并讓上部巖石崩塌下來；上部裝藥一定要控制，采用φ90mm藥卷連續(xù)不耦合裝藥，并且改變先前底部裝φ110mm藥卷達(dá)到 l.3倍抵抗線，將底部φ110mm藥卷長(zhǎng)度變?yōu)?/span>0.7倍抵抗線，按照以上控制爆破，充分利用炸藥能量和巖石勢(shì)能控制多規(guī)格級(jí)配開采要求，并且使得底部粉礦減少一半。

臺(tái)階爆破最容易出大塊的是前排及堵塞段，因此我們要充分利用前排及堵塞段能出規(guī)格石的良好條件。此種裝藥條件下，我們采取的堵塞方式是：兩排裝藥高度一樣，留出5m不裝藥，前排全部巖粉，后排只堵塞2.5m，在最上面空出2.5m，此種做法提高了大塊產(chǎn)出率，節(jié)省了炸藥.又保護(hù)了眉線，給下次布孔創(chuàng)造良好條件。

3.3采用分區(qū)分段爆破

本采石場(chǎng)工程地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石硬度分布不均，巖石分化程度不一�？砂磶r石的可爆性和炸藥能量利用率進(jìn)行可爆性分區(qū)分級(jí)。在具體施工中，可根據(jù)巖石的硬度、密度、裂隙、是 否為水孔區(qū)4個(gè)指標(biāo)，結(jié)合巖體結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度進(jìn)行爆破分區(qū)，每區(qū)按照不同級(jí)別進(jìn)行試驗(yàn)，從而確定各區(qū)的爆破參數(shù)和炸藥單耗。前期開采中逐漸摸索，將采區(qū)主要分出4個(gè)區(qū)：

西邊平臺(tái)，巖石較硬，巖石走向基本上與臨空面垂直，爆破條件較好，不易出根腳；

東邊75平臺(tái)以上靠東，巖石較硬，自由而與巖石走向一致，夾制作用大，需增加單耗；

東邊75平臺(tái)以上靠西，巖石較硬，多為水孔區(qū)，夾層很多，爆破容易泄能；

60臺(tái)以下，巖石整體較差，顆粒膠結(jié)不強(qiáng)，部分巖石稍微松動(dòng)以下就可挖運(yùn)。

針對(duì)不同區(qū)域，以單耗為核心，采取不同的布孔方式、爆破參數(shù)和裝藥結(jié)構(gòu)，對(duì)改善爆破效果很有利。

3.4合理選擇炸藥

根據(jù)炸藥與巖石特性匹配的理論，結(jié)合炮孔不同部位巖性，選擇不同威力炸藥，以達(dá)到炸藥爆炸能量均勻分布，提高爆炸能量利用率，可獲得良好的爆破效果。

爆破堅(jiān)硬巖石時(shí)應(yīng)選用高威力炸藥，堅(jiān)硬巖石的密度大，縱波速度快，波阻抗大，對(duì)應(yīng)力波傳播的阻尼作用大；而爆破軟巖時(shí)應(yīng)選低威力炸藥，軟巖一般屬低波阻抗巖石，不需很高的應(yīng)力即可碎。在硬巖中采用低威力炸藥，往往效果極差。原因是爆炸時(shí)，炸藥的特性阻抗未達(dá)到巖石的波阻抗之前，隨著炸藥特性阻擾的增加，巖石破碎程度也增強(qiáng)。

本采石場(chǎng)場(chǎng)使用的是成品乳化炸藥和現(xiàn)場(chǎng)混裝銨油炸藥，由于價(jià)格不一，所以兩種炸藥使用比例對(duì)鉆爆成本影響很大，若以前期總數(shù)2000t為例，乳化銨油比例從1 : 0. 8降低到1 :1.3之后，總的炸藥成本將減少100萬元，所以在炸藥選取時(shí)，除特堅(jiān)硬石和水孔，其他全部采用銨油炸藥以炸藥成本。

3.5細(xì)化爆破設(shè)計(jì)，選擇最佳起爆方法

在爆破設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)技術(shù)質(zhì)量部提供的炮孔數(shù)據(jù)，結(jié)合該平臺(tái)鉆孔數(shù)據(jù)，逐孔計(jì)算出實(shí)際孔排距、深孔、底盤抵抗線等，根據(jù)不同巖性和爆破難易度，選擇合理的單耗，并逐孔計(jì)算炸藥消耗量。同時(shí)可采用方形孔排問微差起爆方法，增大自由面數(shù)目，提高炸藥能量利用率， 降低炸藥消耗。

除上述的技術(shù)措施外，加強(qiáng)挖運(yùn)施工管理，加強(qiáng)爆破施工管理，加強(qiáng)爆破物品監(jiān)督管理，采用招標(biāo)的方式來購(gòu)爆炸物品等管理措施也會(huì)影響到露天礦的爆破成本。

4 爆破效果

2011年3-8月，平均炸藥單耗0.40kg/m³，延米爆破方量18.25m³ /m，粉礦率近30% 。鉆爆成本為5.63元/m³，通過采取上述爆破施工技術(shù)管理措施后，爆破成本及粉礦率均有明顯降低，生產(chǎn)進(jìn)度及質(zhì)量均達(dá)到業(yè)主單位的要求，2011年9月至2012年3月，平均藥單耗降低到0.33kg/m³，局部區(qū)域低至0.20kg/m³，延米爆破放量21.8m³/m。粉礦率低于20%，鉆爆成本為5.01元/m³。后期多使用銨油炸藥，火工品成本均有大幅降低。在產(chǎn)量高峰期12月份達(dá)到了月產(chǎn)88萬方石料，最高日產(chǎn)達(dá)到4.2×10⁴m³，山體石料得到了充分利用，受到業(yè)主單位肯定。

5 認(rèn)識(shí)

露天礦山采場(chǎng)地質(zhì)構(gòu)造、采剝工藝、爆破技術(shù)等條件不同，控制爆破成本陣低爆破費(fèi)用的手段方法也不相同，只要在工藝技術(shù)與管理上挖掘潛力，從爆破工序的各個(gè)環(huán)節(jié)抓起，改善爆破質(zhì)量，控制爆破成本并使爆破與采裝總體經(jīng)濟(jì)效益最佳是可以達(dá)到的。

（1）對(duì)于山體巖石極其風(fēng)化而又要開采具有一定規(guī)格及配石料的爆破采石工程，利用寬孔距小抵抗爆破的逆向原理，采用m=1.25以下的密集系數(shù)，對(duì)爆破效果有一定的改善作用。

（2）對(duì)于爆破條件較好的地段，走向垂直臨空面的，要增打孔網(wǎng)參數(shù)，減小炸藥單耗。

（3）采用不耦合不均勻裝藥結(jié)構(gòu)，可以減少粉礦，提高規(guī)格石料成品率。

（4）降低炸藥單耗，控制一次爆破排數(shù)等措施，可以改善爆破效果，降低爆破成本。

（5）精細(xì)化管理鉆孔以及平臺(tái)底板控制，可以提高延米方量，減少重復(fù)鉆孔。