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某露天铜矿爆破开采综合降耗试验
2018-09-19
某露天铜矿爆破生产过程中存在炸药单耗偏大、爆破效果不佳、综合成本居高不下等问题,需要对台阶爆破工艺进行优化。通过引进现场混装乳化炸药技术,从孔网参数试验、优化起爆网路、调整装药结构、加强施工管理等方面进行研究与分析,提出了优化生产的措施。优化后的多次爆破试验表明,炸药单耗保持在0.65kg/m3左右,爆破质量较为理想,施工效率得到提高,明显降低了生产成本。
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某铜矿位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区,现已进入深凹陷露天开采阶段,该矿床属于火山热液层控型铜矿床,区内断裂构造发育,夹层较多,矿石成分复杂,岩性复杂多样,矿岩层台阶主要以安山岩、绿帘石矽卡岩、石榴石矽卡岩等硬质岩为主,可爆性较差。矿山年开采量为300万方,开采前期使用成品包装炸药及普通导爆管雷管进行爆破作业,炸药成本高,单耗偏大,爆破效果时好时坏,爆后不仅出现大块及留有根底,而且还出现岩石过度破碎及抛掷过远,综合成本居高不下。通过引进混装乳化炸药技术的契机,进行了以“节能降耗,降低综合成本”为目的的综合研究和试验应用。

1  现场混装乳化炸药运用

矿山开采前期使用成品包装乳化炸药进行爆破施工,配送量受到矿区炸药库库容的限制,而且炸药成本高,每吨炸药的价格约为14500元。经过不断协调和努力,爆破作业单位取得了使用现场混装乳化炸药的良好条件。

现场混装乳化炸药技术,是通过炸药混装车将已经乳化好的乳胶基质及敏化剂等混合材料从地面站运至爆破点进行自动化装药,既保证了炸药运输及使用的安全性,同时也提高了生产效率[1]。混装车到达施工现场后,作业人员通过现场称重方式来检验混装车的计量准确度及乳化炸药的真实密度,校准好炸药的计量后,可以按照每孔设计装药量进行装药[2]。装药施工时,首先将装有反向起爆药包的塑料套袋放置于孔内,然后将输药软管伸入塑料套袋至孔底进行打药,保证底部装药到位,避免爆后留有根底。现场混装乳化炸药具有运输安全可靠,装药自动化程度高,装药耦合效果好,爆炸威力大且成本低的优点,该矿混装乳化炸药每吨约7000元。

2 爆破参数试验

2.1 爆破参数试验思路

爆破参数优化不仅要考虑爆区岩石的性质及结构,还要兼顾生产任务、现场施工条件及后期铲、装、运工作效率,只有结合矿山实际情况进行爆破参数优化,才能体现实用价值[3]。炸药单耗偏高,易产生超爆,既爆后岩块过度抛掷,后排爆沟宽且深,爆区岩石过度破碎,对节约爆破成本不利。炸药单耗偏低,易造成大块率过高、底部产生根底及爆而未动等现象,极大地影响了爆破效果,不仅增加了解小成本,而且对后期铲、装、运工作不利。只有选择合理范围的炸药单耗,制定良好的爆破设计,才能得到较好的爆破效果,使生产效益最优[4]

施工现场的爆破参数优化主要是通过调整炸药单耗、孔网布置形式、孔距、排距、堵塞长度、前排抵抗线、炮孔超深、装药结构、优化爆破网路及加强爆破施工管理来实现[5]。首先根据前期开采爆破参数数据,设定较合理的炸药单耗,并匹配相应的孔网参数,同时优化起爆网路及延期时间,严格落实施工质量控制措施,然后根据爆破效果反复试验,在确保爆破效果的基础上将参数调整到最佳。

依据前期爆破施工出现的情况,调整爆破参数的具体思路如下:(1)爆破后如果前排抛掷较远,爆堆散而不集中,则可以降低前排炮孔的装药量,加大孔距或抵抗线。(2)爆破后爆沟深且宽,则可以调整炮孔的加大排距或减少单孔装药量。(3)通过观察铲装过程,如果发现爆堆中部粉矿率较高或块度均很小则可以适当的加大孔距和排距。(4)爆堆表面没有大块,或破碎非常充分,可以降低单孔装药量,降低装药高度。(5)爆后底部出现根底或底板欠挖,可以增加超深。常见单耗过高情况下的两种爆破效果如图1所示。

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 (a)前排抛掷较远,爆堆散而不集中 (b)爆破后爆沟宽且深

图1 爆破效果

Fig.1 Blasting effect

2.2 爆破参数试验成果

在爆破现场试验中,主炮孔均采用垂直孔,布孔形式为宽孔距小排距的三角形,炮孔超深优化前后分别为0.5m、1m,采用普通导爆管雷管进行微差爆破。由于该矿前期大直径钻杆的积压、采场规划不合理,导致爆破台阶高度为12m和8m,钻孔直径为165mm,爆破参数的调整只能在上述限制条件下进行合理的调整。

通过技术探讨,主要通过以下方式进行了合理调整:1、适当加大爆破孔网参数;2、减小前排孔装药密度和装药量,解决爆后爆堆过散的问题;3、在无法改变钻孔直径的条件下,减少单孔装药高度和装药量,来降低单耗;4、通过增加堵塞段空气间隔,实现炮孔堵塞结构的改变,从而改善上部岩体的破碎效果;5、调整超深,改善爆破后台阶开挖面的平整度。表1及表2分别为8m台阶及12m台阶爆破试验参数。

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作者:蒋跃飞 喻圆圆(浙江省高能爆破工程有限公司)本文发表于《现代矿业》2018年第8期

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