蒋跃飞 喻圆圆 陈飞权 应 俊

(浙江省高能爆破工程有限公司)

某铜矿已进入深凹露天开采阶段，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，可爆性差。矿山年开采量为300万m3，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，爆后不仅存在大块及留有根底，而且还出现岩石过度破碎及抛掷过远，综合成本居高不下。为此，引进混装乳化炸药技术，进行以“节能降耗，降低综合成本”为目的的生产试验。

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，一次配送总量受到矿区炸药库库容的限制，而且炸药成本高，约14 500元/t。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，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。该矿混装乳化炸药约7 000元/t。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。

2 爆破参数优化

2.1 优化思路

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，不利于节约爆破成本。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方案，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、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：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和装药高度；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2种爆破效果见图1。

2.2 优化试验

在现场爆破试验中，主炮孔均采用垂直孔,宽孔距、小排距的三角形布置，炮孔超深分别为0.5，1 m，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12和8 m，钻孔直径为165 mm，爆破参数只能在上述限制条件下进行合理调整。

图1 常见单耗过高情况下爆破效果

试验前布孔工作主要是机械地按照业主的生产任务来执行，爆破区域的划分及布孔思路和方法存在以下弊端：

(1)爆破区域划分区块较小，且多为正方形布置，不利于改善爆破效果。

(2)布孔思路僵化，不够灵活，不注重经济效益。

(3)爆破区域两翼边界布孔不合理，导致该区域夹制作用大，爆破效果不好。

结合爆破试验的效果，可从以下几点来优化布孔方式：

(1)前排多采用密集孔，在适当增加前排孔孔距的基础上，减少前排炮孔的装药量，降低装药重心，保证第一排孔底部能够炸开。

(2)控制爆破区域两翼边界的端部炮孔，可以通过调整排间炮孔的孔距，或适当调整爆破区域的边界，保持设计的炮孔间距。

(3)根据长期的爆破经验，每次爆破应尽量将孔排数控制在6排以内，保证后排孔的爆破效果。

(4)整个爆区采用以临空面的一端为长底的梯形布孔方式，可减小岩体的夹制作用，有利于爆体向掌子面方向推出。

(5)爆破区块设计时长度应大于宽度的2倍，有利于减低单耗，并取得较好的爆破效果。

爆破区域布孔方式见图2。

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。

图2 试验前后爆破区域布孔方式

(5)调整超深，改善爆破后台阶开挖面的平整度。

8及12 m台阶爆破试验参数分别见表1、表2。

通过实际爆破试验，对于8及12 m台阶的爆破参数进行了有效调整，既保证了爆破效果，提高了施工效率，又降低了爆破施工成本。爆破参数调整试验结果见表3。

表1 8 m台阶爆破试验参数

表2 12 m台阶爆破试验参数

表3 爆破参数调整试验结果

3 装药结构调整

通过增大孔网参数和降低单孔的装药量是最经济的降低单耗、提高经济效益的措施。但是随着单孔药量的降低，装药高度也降低，导致孔口堵塞段装药量不足，往往造成爆堆表层大块率较高，影响爆破效果和铲装效率[6]。因此，需要通过改善装药结构来提高爆破效果。本矿山主要试验了3种装药结构：

(1)在上部堵塞段增加一个炮头，通过在堵塞段装少量的炸药来改善上部爆破效果，该方法会相应增加雷管费用和施工难度。

(2)炮孔底部采用耦合装药，在炮孔中部采用不耦合装药。即在炮孔中放入一个φ110 mm袋子，将炸药装入袋子中，来减少上部装药段的装药密度，提高上部装药高度，改善爆破效果，该方法也会增加施工难度和袋子购置费用。

(3)混装炸药装至孔内后，发泡成形过程中，因炸药膨胀，装药高度会提高0.2～0.6 m，在施工过程中可以利用这一特性，根据炮孔的深度，每孔分2～3次装药，增加炸药发泡的高度，使同质量的炸药装入炮孔后，装药高度较一次性装药提高0.5～1 m，可有效改善堵塞段的爆破效果。

由于本矿区台阶高度多为8,12 m，根据多次试验后总结,调整混装车装药施工顺序，分2次装药可以提高乳化炸药的发泡高度0.5～1 m，通过堵塞段预留部分空气间隔，使炸药爆炸产生的能量能够充分破碎上部岩石。装药结构见图3。

图3 装药结构

4 起爆网路优化

该矿现使用普通导爆管雷管起爆网路，孔内雷管为MS15，孔外雷管采用MS3和MS5，主要采用逐排起爆方式。该起爆网路孔内外雷管的搭配未考虑雷管自身的延期误差，孔内雷管MS15延期时间为880 ms,延期精度为±60 ms,上下延期误差达120 ms，地表雷管MS3和MS5延期时间分别为50，110 ms，在孔内雷管延期时间范围内，经常会出现后面炮孔比前面炮孔先起爆,爆堆呈现波浪形态，甚至产生盲炮，对爆破效果影响较大，增加了二次爆破炸药用量及机械破碎工作量[7]。

为充分考虑非电导爆管起爆网路中雷管延期时间的离散性，以及矿区大量库存的MS15雷管品种，目前孔内装MS15时，排间采用MS5+MS3的起爆网路，同排之间尽量多孔起爆，并用MS3段进行同排多孔延期，达到降低爆破振动及较好的爆破效果的目的。

待库存雷管使用完毕，重新调整采购雷管的段位，建议孔内雷管选购MS12，排间雷管选购MS5，同排多孔间延时雷管选购MS3，通过这3种雷管组合设计起爆网路。导爆管雷管起爆网路调整情况见表4。

5 安全技术措施

5.1 钻孔管理

钻孔精度是控制爆破装药量、爆破效果、减少大块的基础因素，特别是对12 m台阶的爆破施工，影响非常大，明确钻孔的责任，建立钻孔质量的监督机制及日常验孔台账制度。

表4 导爆管雷管起爆网路调整情况

5.2 施工协调管理

深孔台阶爆破的临空面是保证爆破效果的一个重要因素。爆破前及时沟通，保证前排孔临空面根脚挖干净，无石渣堆积，不采用压渣爆破方法。应多采用大区爆破，一次爆破炸药使用量应达到20～30 t，减少爆破次数，降低爆破成本。与矿方计划部沟通后采用长方形的区域开采规划，扩大一次爆破区块长度，增加爆破规模。

5.3 现场混装施工管理

现场混装炸药车在爆破现场将乳胶基质、乳化剂及敏化剂等混合物质泵入炮孔，经过发泡形成炸药，炸药的性能受原材料、现场环境温度、湿度及发泡时间长短的影响[8]。如果混装炸药性能不稳定，会使炸药威力发生变化，导致爆破效果不佳，增加穿孔及爆破施工成本，因此必须加强管理，保证混装炸药性能稳定。可具体采取如下措施：

(1)当混装乳化炸药需要微调配方或原材料时，应提前告知项目部，项目部应先在相对较小爆破规模区域，采用较 保守的爆破参数实施试验性爆破，掌握调整后的炸 药性能后，再实施大规模生产。

(2)混装炸药应按需供应，混装车不得长时间在矿区户外停留过夜，冬季矿区寒冷会影响炸药敏化温度。

(3)混装车开始打药时出口温度较低，可能影响炸药质量，应首先选择次要炮孔进行装药。

6 试验效果

采用试验优化参数及施工建议，严格组织爆破施工，在后期爆破开采试验中，炸药单耗基本保持在0.65 kg/m3左右，爆后大块率降低，无根底，台阶底板基本平整，爆破质量比较理想，施工效率得到提高，按照每月30万m3开采量估算，每月可节约费用253.6万元，节能降耗及经济效益显著。爆破技术经济指标见表5。

表5 爆破技术经济指标

7 结 语

通过引进混装乳化炸药技术，试验优化台阶爆破参数、装药结构及爆破网路，同时从钻孔、施工协调、混装炸药管理等方面提出合理的安全技术措施，提高了施工管理水平，降低了生产成本，创造了明显的经济效益。爆破开采综合降耗应从多角度分析，不断总结经验，调整优化爆破方案，才能得到较好的爆破效果，同时根据矿山实际情况，加强各工序施工管理与协调，采用合理的安全技术措施，能够有效地提高经济效益。