露天矿山爆破测量的实践

露天矿山爆破测量的实践

爆炸过程是金属矿床露天开采的一项重要过程，其目的是为采矿、运输和一般破碎过程提供破裂岩石。矿山爆破费用一般约占采矿总成本的15%～20%。因此,爆破效果的好坏,不但直接影响矿山采装、运输和粗破碎的工序效率,而且影响矿山开采总成本,在不同的矿岩条件下,良好的爆破效果取决于爆破参数的合理选用。而爆破参数的选用又取决于台阶高度和坡面角的准确确定。目前矿山爆破孔网参数的选择是应用爆破理论计算与矿山生产实际相结合,逐步修正确定的。在联办铝矿各采场的实际生产中,积极开展了爆破测量工作,在准确确定台阶高度和坡面角的基础上,对爆破参数的合理选用进行了有益的探讨,从而提高了爆破效果,降低了矿山生产成本。1最大直径和年龄与底板抵抗线有关爆破参数包括底盘抵抗线W(m),孔距a(m),排距b(m),超深hc(m)及单孔装药量Q(kg),微差爆破间隔时间t(ms)。理论计算公式如下:W=h·ctgα+k⑴a=mW,b=(0.9～0.95)W⑵hc=(0.05～0.30)W⑶Q=qWah⑷t=AW⑸其中:h——台阶高度,m;α——台阶坡面角,°;A——与岩石性质有关的参数;m——邻近系数,一般取1～1.4;q——单位炸药消耗,kg/m3;k——钻孔中心到坡顶线的水平距离,m。从上面的公式看出,孔距、排距、超深、单孔装药量及微差间隔时间都与底盘抵抗线(W)有关。当所爆矿岩硬度与钻孔直径一定时、量小抵抗线W是由台阶高度H和坡面角α决定的。故可根据测量误差传播定律,对W=H·ctgα+k求全微分得dW=∂W∂Η+∂W∂α=ctgdW=∂W∂H+∂W∂α=ctgα⋅dΗ-Ηsin2α⋅dαρα⋅dH−Hsin2α⋅dαρ⑹将上式转化为中误差公式,得m2w=ctg2α⋅m2Η+(Ηsin2α)2⋅(mαρ)2m2w=ctg2α⋅m2H+(Hsin2α)2⋅(mαρ)2mw=±√ctg2α⋅m2Η+(Ηsin2α)2⋅(mαρ)2mw=±ctg2α⋅m2H+(Hsin2α)2⋅(mαρ)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√⑺式中:mw——底盘抵抗线W的中误差,m;mH——台阶高度H的中误差,m;mα——坡面角α的中误差,°;ρ=206265由⑺式可知:底盘抵抗线的误差是由台阶高度H、坡面角α以及台阶高度H的中误差和坡面角α的中误差决定的。根据实际经验证实,如果大、中型爆破不搞爆破测量,台阶高度用皮尺丈量,而坡面角估值或用书上的理论值,则往往出入很大,底盘抵抗线将产生一定的误差,并进一步影响孔距a,排距b,装药量Q以及超深hc计算值。下面就列表进行说明:根据公式⑺,以10m台阶为例,设mH=±0.2m,±0.5m,±1.0m,α=65°、67°、69°,设mα=±30′、±1°、±3°从表1中可以看出:①当台阶高度H和中误差mH一定时,底盘抵抗线的中误差mw值,随着坡面角的中误差mα的增大而增大。②当坡面角α及中误差mα一定时,mw值是随着台阶高度中误差mH的增大而增大。③当mz≤1°,mk≤0.5m时,mw的值基本上在0.3m之内。因此,要想求准底盘抵抗线W值,必须求准台阶高度H和坡面角α,并且要把误差控制在台阶高度不超过0.5m,坡面角在1度之内,否则,底盘抵抗线的中误差mw值将是很大的,使孔网计算和炸药量都产生较大误差。2实际测量中的爆炸性2.1孔网计算参数测量人员根据实采矿技术人员指出的爆破范围提供爆破地形平面图(见图1)。在爆区平面图上,再通过切剖面AA′(见图2),即可求得孔网计算的几个重要参数。首先测算台阶高度H和坡面角α,然后通过公式⑴求出底盘抵抗线W,进而求出孔距a、排距b和超深hc,爆破技术人员据此就可设计合理的孔网和孔位。2.2炮孔剖面测量将设计图上的炮孔位置用极坐标法标定于现场,标定后,对每个孔的编号、孔深都要在现场注明,并通知穿孔机司机,待炮孔打好后,再测一张孔位平面图进行验收(见图3),以便验证穿孔机司机是否按设计穿孔,穿孔过程中所造成的微小位移,为主算炸药量和爆破量提供资料。为了更精确地测定坡面角和爆破时的底盘抵抗线,还要对炮孔进行剖面测量。剖面测量的具体方法是:在专制的水准尺(一般长为8m)上一端安上小滑轮,利用水准尺上的刻划量出所测特征点距炮孔的水平距离,由滑轮上挂下去的皮尺量出所测特征点距水准尺的垂直距离(见图4)。炮孔深度用专制木杆或将皮尺悬上重物来测定,测定时注意孔内是否有积水。然后将各个孔的编号、孔口标高及孔深列成表提供给爆破技术人员。根据炮孔剖面测量,台阶高度和孔深所测得的数据,绘出的爆前穿孔剖面图(见图5)。采矿技术人员据此数据就可计算各个炮孔的装药量,进行爆破。2.3爆前体积测定爆破以后,测量人员测出爆破区的平面图(见图6),该平面图可为验收测量、计算爆破量以及爆堆的松散系数时使用,松散系数g=V′V‚V′——爆后松散体积,m3;V——爆前体积,m3。最后还要配合采矿技术人员测定大块率。常用的方法有:①等距实测剖面法;②筛选法。后者的计算比较准确。我们采用筛选法测定大块率:即电铲在装车时就把大块挑到一边,另外在原矿仓破碎机处记录不能进格筛的大块体积,(两处大块体积之和与运出的矿岩体积比就是大块率),这些可供爆破人员分析研究爆破效果。3爆破效果及经济效益通过爆破测量、采矿技术人员根据测量所提供的爆区平面图和剖面图,穿孔区的孔位平面图和爆前穿孔剖面图,就可精确确定炮孔爆破时的最小抵抗线和底盘抵抗线,从而计算正确的装药量。同时,实际炮孔剖面图还可以确定下盘底抗线的大小,炮孔的超深情况等,从而提高了爆破效果。如表2。从表2看出,开展爆破测量以后,爆后爆堆集中、工作面平直、大块少、无底根和伞岩。大块率明显降低,松散程序也趋于稳定。联办铝矿从1994年起在联办铝矿的夹沟矿区和张沟矿区开展了爆破测量以来,效果显著。由于采矿技术人员掌握了实测的图纸资料,孔网计算准确,炮孔布置合理,装药量适当,每次爆破效果都很好。经济效果:以1997年为例,联办铝矿共采矿30万t,通过加强爆破测量,大块率平均下降了9个百分点。①由于大块率的降低,二次爆破费用降低(C1)C2=年采矿量×(原大块率-现大块率)×吨大块爆破费用=300000×(0.18-0.09)×8=21.6(万元)。②由于大块率降低,采装效率提高,年增效益(C2)。C2=年采矿量×采装效率提前值×(吨原矿收购价格-吨采剥成本-吨矿运输成本-吨矿劳动工人工资)=300000×0.2×(54-24.1-7.9-4.5)=105(万元)。③由于平均块度减小,破碎效率提高,粗破电耗下降,设备维护费减少等,年获经济效益(C3)16.4万元。以上三项合计,年直接经济效率(C):C=C1+C2+C3=21.6+105+16.4=143(万元)4提高爆破质量,减少网下孔位,增加放炮频率⑴通过爆破测量,采矿技术人员可以根据实测的准确图纸资料,计算