露天石灰石矿控制大块率的技术措施探讨杨峰

露天石灰石矿控制大块率的技术措施探讨杨峰

杨峰

中国非金属材料南京矿山工程有限公司江苏南京271100

摘要：关于露天石灰石矿控制大块率的技术措施探讨，可以通过起爆方式、爆破器材类型及调整布孔参数等技术方法进行深入的研究。本文将以莱钢集团小上峪石灰石矿山的中深孔露天爆破不合理大块率为例，探究将大块率控制在合理的水平，提高开采效率，降低生产经济成本。

关键词：中深孔爆破；大块率；地质条件；爆破参数

引言

在石灰石露天矿的开采过程中，常采用中深孔爆破的方法来爆破矿岩，爆破作业的成本一般占到了矿山开采总成本的20%以上。但在石灰石矿的生产过程中，通常都存在大块率偏高的问题。过高的大块率会降低矿山生产效率，增加二次破碎的工作量，造成不必要的开采成本，因此将大块率降低在一定水平，对提高石灰石矿的经济效益具有非常重要的意义。

1矿山建设现状及地质条件

莱钢集团小上峪石灰石矿位于莱芜市钢城区青冶行村，根据山东省冶金设计院编制的炼钢、水泥用灰岩矿矿产资源开发利用方案，该矿山采用露天开采、公路开拓、汽车运输，设计生产能力为300万t/a，目前矿区已形成+440、+425、+415m三个开采台段。本矿床为早奥陶世海相沉积石灰石矿床，赋存在奥陶系下统大冶组水田河组地层中。矿区有4条断裂，它们均为压性断裂，与霍楼向斜同期形成。矿区节理裂隙比较发育，其中主要节理有2组：①倾向92°～107°，倾角65°～72°；②倾向178°～192°，倾角50°～62°。

2大块率过高的原因

大块率过高的原因比较多，每个矿山的地质条件和爆破参数不同，产生原因也不同。根据小上峪露天矿山的实际情况，经过大量的爆破实践，确定了大块率过高的原因。

2.1抵抗线的影响

每一排孔抵抗线都要达到爆破设计要求。最小抵抗线是爆破设计中的一个重要参数，最小抵抗线过大，会造成石灰石矿山爆破后大块率高，根底过多。这主要是由于抵抗线过大，前排炮孔的部分区域爆破作业发挥不到，致使部分后排炮孔的岩体受到一定的夹制和阻滞作用，使之得不到足够的爆破能量使其破碎[1]。爆生气体对此岩石的有效作用时间过长，改变应力波传播方向，朝孔口相对薄弱处突破，产生大块。

2.2孔距和排距的影响

寻找最经济的孔网参数，使爆破能量可以得到充分利用，岩体到破碎较完全，大块率和根底控制在自身承受水平内。如果孔网参数选取稀疏，每个炮孔需要爆破的石灰石体积过大，就会产生大块。孔网参数过于密集，不仅会产生飞石而且采矿成本居高不下，影响行业竞争力。所以选取经济的孔网参数，是石灰石爆破作业中的关键。

2.3堵塞长度的影响

安排有经验的爆破工装药，根据经验、装药量的多寡和钻孔的地质条件进行填孔堵塞。在中深孔爆破中，为了减少爆破飞石的危害，在炮孔孔口的部位要有一定的堵塞长度，从而使装药重心偏低，孔口部位的岩体获得炸药能量不足，导致孔口出现大块。

在爆破实践中，堵塞长度应大于等于最小抵抗线（Id≥W）。

经计算，合理的最小抵抗线为25~40倍孔径，水泥矿山多采用孔径为150~200mm，一般抵抗线以4~6m为宜；合理的堵塞长度应大于或等于最小抵抗线，（并不小于0.75倍底盘抵抗线），为30~50倍孔径，水泥矿山一般堵塞长度以4~8m为宜[4]。在进行中深孔爆破时，当最小抵抗线确定之后，一般通过控制每孔装药量与堵塞长度，来达到控制个别飞石距离的目的。堵塞长度偏小，易产生飞石，危害社会；堵塞长度过大又易产生顶部大块，给后续生产带来困难，增加生产成本。

2.4微差时间的影响

微差爆破是为降低爆破地震效应而兴起的爆破技术，在使用中发现其具有改善爆破块度、提高爆破质量等方面的作用，这种作用的关键是微差时间的合理确定。

2.5起爆方向的影响

起爆方向和岩体走向对爆破大块率也有不可忽视的影响；大量实践表明，当两者之间基本一致时，爆破效果较为理想。

3降低大块率的技术措施

3.1孔径的选择

矿山有4台钻机，2台钻孔直径90mm，2台138mm。试用半个月，138mm钻机与90mm钻机相比主要有以下特点：大孔径钻孔炸药单耗小于小孔径钻孔，经济效果好；小孔径钻机对工作场地要求不高，能灵活布置原始地貌和低矮边坡。小孔径钻机钻进速度慢，工作效率低。国内外钻孔技术发展非常迅速，一些新工艺、新设备不断涌现，这些都为露天矿山开采提供了新的思维。为提高每米爆破量和降低成本，高效低耗、成本低、作业条件好的大型化智能钻机是未来的发展趋势；

3.2爆破参数设计

钻孔形式采用3排或4排垂直孔三角形布置形式，控制微差时间逐孔起爆。根据矿体的节理裂隙发育程度和经验公式适用于本矿山的是孔距、排距、钻孔超深。

3.3改善施工质量

确定了爆破参数后，改善施工的质量，有助于充分利用爆炸能量，改善爆破效果。爆破施工包括起爆破方向、装药密度、堵塞长度等。

（1）爆破方向与岩层走向基本一致。当爆破推出方向与岩层走向基本一致时，采用两个不同方向的同段起爆方式，可以有效的提高爆破质量。

（2）根据爆破理论，炮孔自由面增加有利于改善爆破整体效果，在逐孔起爆过程中，先爆破形成的爆破漏斗相当于给爆破孔提供了一个新的自由面，后爆破孔的最小抵抗线和爆破作用方向都因先爆孔的作用而有所改变，使后爆孔的能量更多的集中在抛掷作用中，增加相邻炮孔的岩石碰撞次数，改善爆破块度。

（3）提高装药密度。采用分段间隔装药后，单位体积炸药消耗量过少，容易产生大块，而提高炮孔内的装药密度，可以增强爆破能量，使石灰石岩体进一步破碎，减少大块率。

（4）合理炮孔堵塞。堵塞炮孔可以使石灰石岩体在爆轰气体的作用下破碎的更加完全。因此进行炮孔堵塞时一定要用工具将炮孔轻轻捣实。

（5）进行钻孔之前，现场爆破员应严格按照爆破设计方案的要求，准确的标出每一个钻孔的位置，钻机操作人员也要严格按设计进行钻孔。钻孔结束后，爆破员应按钻孔施工要求进行验收，确保钻孔方位、倾斜角度、深度符合要求，检查后，清理孔内沉淀物，孔口用塑料遮盖，防止泥土或石块掉入孔内，影响钻孔质量。

（6）在深孔爆破前，要做好炮孔复测工作，检查炮孔在施工与爆破的间隔时间里炮孔是否发生了变化，对水孔、变形孔等要及时记录，并做排水、补孔处理，以免炮孔质量影响炮孔效果。

（7）安排有经验的爆破工装药，装药堵塞之前，爆破工应准确计算出每个孔的实际装药量、保证堵塞长度和堵塞质量，以控制装药量，减少爆破飞石。

4结束语

莱钢集团小上峪石灰石矿经过长期的试验总结出了适合矿山的爆破方案，改善了爆破施工质量，获得了良好的爆破效果，减少了二次机械破碎的工作量。石灰石矿露天开采，一般都采用中深孔台阶微差爆破，影响大块率的因素很多，既有爆破技术的原因，也有地质条件的影响，但主要是爆破设计和爆破施工质量方面的原因。要降低大块率，必须根据矿山的实际情况，合理的优化爆破参数，严格施工，才能真正降低大块率，改善爆破效果。

参考文献

[1]谭海文.水月岩石灰石露天矿降低爆破大块率的技术措施[J].露天采矿技术，2006（6）：7-9.

[2]耿贵刚，池恩安，刘凤钱.中深孔爆破大块产生的原因分析及降低大块率的技术措施[J].矿业研究与开发，2011（8）：104-106.

[3]杨宝全，卢琦.控制爆破产生飞石的原因及其防治[J].采矿技术，2003（4）：76-77.

[4]贺小庆.中深孔爆破落矿中降低大块率的途径[J].黄金，2004（6）：28-30.