余昌想

摘要：露天矿爆破的效果会直接影响到矿山的成本，因此，爆破工程的质量尤其重要，它作为采矿工程的开山斧，有着无可替代的重要性。在露天采矿中，涉及的工序众多，包括穿孔、爆破、铲装、运输以及破碎等，如何在各个工序之间找到一个最佳的平衡点，使采矿的综合成本最小是众多矿业学者研究的重要课题之一。

关键词：露天矿山；爆破效果；综合成本；优化

1 露天矿山爆破效果

露天矿山爆破效果，是指爆破过程中质量是否符合爆破的标准，爆破质量效果的好坏，直接关系影响到铲装设备的效率，同时按照露天矿的生产程序，也会影响到其他采矿作业程序的正常进行，增加采矿的矿石和岩石生产的成本。因此，露天矿山的爆破作为采矿生产过程中的第一道程序，起着十分关键的作用。地质勘察是一切开采活动进行的前提，对于露天矿石爆破来说，地质勘察的作用以及对整体开采的效果影响更甚。

2 地质调查

地质调查的详细程度对矿山爆破效果有很大影响，为此，这里借助先进的3GSM三维岩体不接触测量系统，对该矿山台阶坡面岩体进行摄影测量，获取一系列真实反映岩体宏观结构的数字图像，建立三维岩体结构面空间分布模型，从中提取节理裂隙和结构面的空间分布信息，从而实现了数字化测量岩体结构面几何参数。在结构面调查的基础上，对该矿山的岩石进行了点荷载强度（IS）试验，IS=4.4～4.9MPa，经过数据处理和相关的计算得到岩体的抗压强度Rc=70～76MPa，以及岩石的基本质量指标Q=425～440。通过查询岩体基本质量分级标准和岩体坚硬程度和完整程度划分表可知，矿山岩体稳定性属于Ⅲ级；岩石较坚硬，岩体较破碎；并根据岩体的普氏坚固性系数和波阻抗值可知该矿山岩体的可爆性属于中等；又根据相关学者的观点：岩石坚固性在各方面的表现是一致的原理，可知该矿山岩体的可钻性亦属于中等。

3 爆破效果分析

在地质调查的基础上，对矿山进行了爆破参数设计。其中：台阶高度15m；炮孔直径150mm；孔网参数为6m×4m；超深1.5m；填塞高度3.5m；炸药采用多孔粒状铵油炸药；雷管采用高精度导爆管雷管；底盘抵抗线4m；起爆网络采用逐孔起爆法。以此爆破参数，在现场进行爆破参数设计。对爆破效果进行了定性分析与定量分析，其中定性分析主要是评价爆破后的爆堆形态即包括爆堆的松散度、爆堆的抛掷距离、爆堆的塌落宽度等，主要通过摄影法来对爆堆的形态进行分析，有的爆堆高度低于台阶高度；有的爆堆高度高于台阶高度。

爆堆高度低于台阶高度时，爆堆与新的台阶之间有一个约5m左右的塌落线，爆堆的塌落宽度约为2.5倍的台阶高度，说明爆破的抵抗线偏小。爆堆高度高于台阶高度时，爆堆的塌落宽度约为2倍的台阶高度，比较合适。爆破效果的定量分析主要包括大块率、根底率和平均块度等。本文主要通过统计爆破大块率来定量评价爆破效果。判断大块的标准，主要通过破碎机入料的尺寸大小来决定，该矿山的大块标准为800mm以上。测定大块率的方法很多，有直接法和间接法。前者一般采用一定目数的网格进行筛分，后者常用体积比法。两者各有优缺点。本文采用体积比法，优点是统计结果较准确，缺点是统计结果出来得较晚，需要等到整个爆堆都铲装结束后才可以统计出大块率。一次台阶爆破的总体积由单次爆破的布孔参数及台阶高度决定：

（1）式中V为单次台阶爆破的总体积，m3；C为单次实际爆破的体积修正系数，与台阶初始形状及爆破质量有关，当残留根底和悬吊大块计入该次爆破的大块数时，C=1.0～1.25；L为钻机工作面的布孔长度，与孔间距有关，m；W为最后一排台阶炮孔到坡面边际线的距离，由排距和第一排孔孔口到坡面边际的距离确定，m；H为台阶高度，m。一次台阶爆破大块率由下式确定：

（2）式中T为单次台阶爆破的大块率，%；N为单次台阶爆破的大块个数；V0为单次爆破大块的平均体积，m3。通过式（1）和式（2）的统计，可得该矿山的大块率为0.98%～2.21%。

4 大块率与成本的关系分析

4.1 成本的计算与统计

这里所说的开采综合成本用某学者给出的定义就是：“给出的大块率必须是穿孔、爆破、装载、运输和破碎的综合作业的单位成本是最低的”。为此，本文经过现场设备效率的标定并计算了爆破、铲装、运输及二次破碎的成本，经过线性回归的方法得到如图2所示的成本与大块率的关系。

4.2 成本模型的建立

对图2进行线性回归分析，建立了从爆破至二次破碎的综合成本与大块率之间的数学模型：

（3）式中C为综合成本；D为大块率。

由总成本模型可以得到如图3所示的总成本与大块率之间的曲线关系。从图3可以看出，当大块率为1.1%～1.2%时成本是最低的为11.5元/m3，与矿山没有进行爆破参数优化之前的大块率2.21%相比，成本节省了1.3元/m3，降本效果显著。

5 结语：

综上所述，以某矿山为背景，通过地质调查和点荷载实验，对该矿山岩体的完整性、可钻性和可爆性进行了分级，并基于实际爆破效果，对其综合成本进行分析计算和优化研究，优化后成本明显节省，降本效果显著。

参考文献：

[1]模糊综合评判技术在爆破效果评价中的应用[J].王佩佩.露天采矿技术.2013（11）

[2]西石门铁矿南采区爆破效果改进探讨[J].窦梅林.西部探礦工程.2011（11）endprint