露天采矿技术 ２０１３年第１０期 ・１５－ 露天矿大孑Ｌ径深孔爆破方案优化与施工技术探讨 苏二换 （神华集团哈尔鸟素露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯０１０３００） 摘要：随着我国采矿设备制造业的科技进步，露天采矿设备逐渐向大型化、机械自动化方向发展。我国 现正在生产的几座大型露天煤矿的穿孔设备已普遍采用２００ ｍｍ以上孔径的牙轮全液压钻机，装药也实现混 装车现场作业。但随着钻孔孔径变大，台阶高度增高，爆破孔网也相应变大，较大的爆破孔网设计遇台阶顶 部、底部硬岩时，经常出现大块、根底现象，影响后续采矿工艺效率的发挥，特别是对电铲作业安全和采装效 率影响较大。笔者经过多年现场实践，结合台阶深孔爆破的最新研究理论，对神华集团哈尔鸟素露天煤矿深 孔爆破方案进行重新优化设计，改进了现场施工技术，经一年来的现场实践，取得较好的效果。 关键词：深孔爆破；底盘抵抗线；间隔装药；炸药单耗；孔网参数；超深 中图分类号：ＴＤ ８２４．２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—９８１６（２０１３）１０—００１５—０４ 如何在安全生产的基础上实现效益最大化是矿 ＣＤＭ７５钻机和山特维克生产的孔径３１０ ｔｏｎｉ的 山企业一直追求的目标，这其中穿孔爆破的方案设 １１９０Ｅ钻机，采煤选用斗容３５ ｍ３的ＷＫ３５电铲，配 计，施工组织标准化是采矿成本控制的重要因素。在 套钻机选用阿特拉斯生产的孔径２００ ｍｍ的ＤＭ４５ 露天开采过程中，穿孔爆破的成本占采矿成本的 钻机和山特维克生产的孔径２００ ｌｎｌｎ的Ｄ２４５Ｓ钻 ２０％～３０％，对矿石开采成本的影响较大。而爆破质 机。选用这样的大孔径钻机，穿孔效率和运营成本非 量对电铲安全生产和采装效率的影响非常大，对工 常好，大孔网也给现场混装车装药和充填机的机械 程机械修筑道路和大型卡车安全高效运行也有影 化作业创造了条件，但其缺点也很明显，主要有以下 响。因此，不断优化穿孔爆破技术方案、强化穿孔爆 几个方面： 破施工组织管理，对露天矿安全生产、质量标准化建 １）大孔径钻孔台阶松动爆破，炸药单耗高，爆破 设、降低矿石生产成本、提高露天矿经济效益，都具 成本大幅提高。 有十分重要的现实意义。 ２）盲炮对电铲安全作业和爆破质量的影响大。 目前，神华集团哈尔乌素露天煤矿煤岩台阶的 ３）台阶底部赋存硬岩时，极易出现大面积根底 深孔爆破技术方案都进行了优化，爆破现场施工实 现象，影响电铲安全作业和效率发挥，对工程机械修 现了精细化、流程化、标准化，并经一年来的不断实 路和卡车安全高效运行也有大的影响。 践和总结，在安全、技术、经济等方面都取得了长足 ４）台阶顶部赋存硬岩时，极易出现大块，影响作 的进步。表１是优化前后的部分指标对比。 业安全和电铲采装效率。 ５）很难完成煤中夹矸和薄煤层的爆破松碎工作， １大孔径、大孔网台阶深孔爆破的不足之处 即使能够完成，穿爆成本高、爆破效果差。 神华集团哈尔乌素露天煤矿是国内继神华准格 ２大孔径、大孔网台阶深孔爆破的化设计方案 尔能源公司黑岱沟露天煤矿之后，又一座年产３ ０００ 万ｔ的特大型露天煤矿。该矿岩石剥离采用斗容５５ 哈尔乌素露天煤矿岩石台阶与煤台阶均需穿孔 Ｔｎ３的Ｗｌ（５５电铲和斗容６０ ｍ３的４９５ＨＲ大型电铲， 爆破。岩石岩性为半坚硬一坚硬，抗压强度８．１４～ 配套钻机选用阿特拉斯生产的孔径２５０ ｍｍ的 ５Ｏ．８Ｏ ＭＰａ，大部分大于１９．６１ ＭＰａ，普氏硬度系数为 １．９３—５．９０，一般为２—５，岩石炸药单耗为０．４１— 收稿日期：２０ｌ３—０４－２８ ０．４３ ｋｇ，ｍ 。煤的抗压强度为６．４７—１４．３２ ＭＰａ，普氏 作者简介：苏二换（１９７１一），男，１９９３年毕业于内蒙古煤 硬度系数一般为１—３，炸药单耗为０．１８—０．２２ ｋ咖 。 炭工业学校矿山机电专业，现任神华集团哈尔乌素露天煤矿 穿孔设备选用２０ｏ ｍｍ、２５０ ｍｍ和３１０ ｍｍ孔径的 穿爆队队长。 牙轮钻机，设计确定打垂直孔，爆破采用多排孔微差 ．１６． 露天采矿技术 ２０１３年第１０期Ｅ盈困 松动的爆破方法，主炸药选用铵油炸药，起爆药使用 起爆弹，地表和孔内传爆使用高精度导爆管雷管，水 Ｉ Ｉ ｌ ｜ ｜ 孔采用乳化炸药，采用炸药车运药和装药，填塞机充 填炮孔。电铲采掘的岩石台阶高度一般为１５ ｍ，采 宽６０ ｍ。 １）优化前的台阶深孔爆破设计方案。 ①炮孔直径ｄ。该矿岩石台阶设计使用２５０ ｍｍ 与３１０ ｍｍ两种孔径钻机。 ②孔深 与超深Ｈｅ。该矿设计台阶高度日为 １５ ｍ，超深按经验公式Ｈｅ＝（１０一ｌ５）ｄ计算，超深 确定为２．５—３．５ ｍ，硬岩取大值，松软、节理发育时 取小值。 孔深Ｌ＝日＋Ｈｅ 确定为１７．５—１８．５ ｍ。 ③底盘抵抗线 。 ＝（０．６—０．９）Ｈ确定为 ９一ｌ３．５ ｍ。 ④孔距口与排距ｂ。按照初设确定的岩石炸药 单耗０．４１～０．４３ ｋｇ／ｍ 计算，并依据小排距大孔距 可有效改善爆破效果的理论，选取炮孔密集系数为 １．５，确定３１０ Ｉｎｒｌｌ孔径炮孔的孔网参数为：１２ ｍ×８ ｍ，２５０ ｍｌｎ孔径炮孔的孔网参数为：１１ ｍ×７ ｍ。 ⑤填塞长度 。工程实践取Ｌｔ＝（１６—３２）ｄ 确定３１０ ｍｌｎ孔径为５—１０ｍ，２５０ｍｍ孔径为４ ８ ｍ。 该设计采用连续装药，钻机排渣充填。由于露天 煤矿采场周围５００ ｍ范围无建筑物，因此没有验算 爆破震动对建构物的影响。 ２）优化后针对台阶岩石构成的深孔爆破设计方 案。 ①台阶底部赋存硬岩的深孔爆破设计方案。当 现场勘察发现台阶底部赋存硬岩时，要根据底部硬 岩岩石性质适当缩小孔网参数，并加大超深。装药采 用岩粉间隔装药，孔底装药的炸药单耗要大于平均单 耗，中间间隔充填段不超过软硬岩接合面（见图１）。 ②台阶顶部赋存硬岩的深孔爆破设计方案。当 现场勘察发现台阶顶部赋存硬岩时，要根据台阶顶 部硬岩岩石性质缩小孔网参数，装药要采用岩粉间 隔装药，上部装药的炸药单耗要大于平均单耗，中间 ！！ ； ｜． ｌ 日一台阶高度；Ｈｅ一超深；ｌｌｒｄ一底盘抵抗线；Ｌｔ一填塞长度； ６一排距；Ｂ一安全距离； 孔距 图ｌ 台阶底部赋存硬岩装药结构 间隔充填段要超过软硬岩接合面，同时炮区要采取 挤压爆破，挤压爆破的留渣厚度一般以４—５ ｍ即 可（见图２）。 ！ ｉ Ｉ ＼｜ …Ｉｌ 硅 日一台阶高度；胁一超深；删一底盘抵抗线；Ｌｔ－螟塞长度； ６一排距；Ｂ一安全距离；口－孔距 图２台阶底部赋存硬岩装药结构 ③台阶深孔爆破技术措施。在多年的爆破实践 中，我们还认识到除了做好炮区前期勘察，优化设计 方案外，注重爆破作业的每一个细节也是提高爆破 质量的重要因素。如规划台阶深孔爆破的炮区时，要 露天采矿技术 ２０１３年第１０期 ・１７・ 尽量多的利用自由面，减少夹掷爆破；设置起爆点 时，要考虑逐孔起爆的每一孔爆炸时尽量有３个以 上自由面，这样才能使岩石充分破碎，降低炸药单 耗。为防止后排孔底板抬高，爆破排设计应不超过４ 排，超过４排的要缩小排距，加大超深。为降低大块 率，炮区规划要尽量大，炮区侧面被爆岩体与保留岩 体间要设计成一条斜线，以减少侧冲造成的大块，边 眼距要适当；后排孔药柱上部空气间隔装药，适当降 低后排孔炸药单耗；在后排孔内炸药爆炸时，降低峰 值压力，以减少后冲造成的大块。 ３大孔径、大孔网台阶深孔爆破的施工技术与组织 管理 露天矿台阶深孔爆破的现场施工，首先要规划 出炮区，并用挡墙与其他作业区隔离，地面平整度要 符合钻机安全作业标准。 ３．１钻机作业 １）布孑Ｌ。在接到布孔、穿孑Ｌ任务单后，由专业人 员按照任务单规定的参数实施布孔，布孔标准： ①根据现场台阶坡面情况和钻孔孔径，边眼距 保持在４ ６ ｍ，底盘抵抗线不能大于１３．５ ｍ。 ②在布孑Ｌ时就要考虑起爆点和合理利用自由 面，做到排平行于最大的自由面。 ③在布孔时要考虑单孔承担松碎面积，保持单 孔承担松碎面积接近。 ④在布孔时就要考虑钻机安全作业，地表平整 度、孔位距挡墙等障碍物的距离、前排孔距等要符合 钻机安全作业标准。 ⑤有条件可使用ＧＰＳ精确布孔，根据炮区标高 变化，调整孔深，保证孔底高程在同一水平。 ２）穿孔作业。穿孑Ｌ工作要严格按照质量标化要 求作业，孔深控制、孔位偏差、钻孔偏斜度、护孔工作 等是高质量爆破的基础。 ３）炮孔检查。建立炮孔合格率考核制度，并与施 工人员收入挂钩，以提高穿孔工程质量。具体管理包 括精准对孔位、钻完孔后吹干净岩渣、孔深、及时护 孔等。 ３．２爆破作业技术 １）炮区的准备工作。炮区准备工作必须严密细 致，劳动组织必须做到责任到人。安全生产依靠爆破 作业全过程流程化管理，流程内每一节点都有责任 人，节点内工作质量与作业人员收入挂钩，技术准备 依靠爆破技术员现场监督指导。 ２）火工品现场管理。火工品管理实行领用、运输、 现场使用、清退闭环管理，现场使用也实行火工品领 取、分发、使用、退回闭环管理，俗称“火工品双闭环” 管理，真正做到火工品帐、卡、物一致。 ３）装药。 ①爆破技术员在装药前对前排孔最小抵抗线进 行测定，依据最小抵抗线与岩石性质调整前排孔的 装药量或间隔装药，对底盘抵抗线过大的部位，可采 取孔底扩孔等措施，增加前排孔底部的炸药单耗。 ②装药开始前要求再次验孔，核对孔深，并检查 孔口浮块和炮区地表情况。 ③严格按照设计装药，做好爆破现场作业人员与 现场混装车的联合作业工作，实现安全、高质量生产。 ４）炮孔填塞。严格按照设计填塞，做好指挥人员 与充填机的联合作业工作，重视回填岩粉的清理工 作，预防掉块断线和机械断线造成盲炮。 ５）起爆网络的连接。地表起爆网路连线实行三 级检查制度，要求连线人员返回检查、炮区负责人检 查与工长复查，对查出的错连、漏连都要按照标准化 作业管理制度进行处罚，以减少因连线造成的爆破 事故。 ６）爆破警戒。爆破警戒是实现爆破安全作业的关 键工序，警戒前，炮区负责人和技术员要设计好警戒 点，并报工长批准后，方可安排爆破员按照设计警戒 点实施警戒，按照以炮区为中心，各警戒点分片负责 的原则清场，警戒实行三联系制度，以确保爆破安全。 ７）起爆与爆后检查。炮区起爆由２名有经验的 爆破工执行，只有在炮区负责人下达起爆准备命令 后，现场安全员才可将起爆器交与起爆人员，并接入 网络，在起爆倒计时完成，下达起爆命令后方可起爆 炮区。爆后检查是爆破安全管理的重要一环，也是提 高爆破技能的关键，每一次爆破都要求炮区负责人 与现场技术员、安全员对炮区进行认真检查，并出具 爆后分析报告。 ４总结 为了满足采矿设备大型化的发展要求，依靠穿 孔设备技术进步，现场混装车和充填机等机械化设 备在炮区内的广泛使用，使大孔网台阶深孔爆破成 为露天矿松碎矿岩的首选工艺。实践证明，大孔网台 阶深孔爆破不仅效率高，满足大型采掘设备的要求， 而且通过优化爆破设计，精细化、流程化、标准化现 （下转第１９页）