某大型采石场降低爆破成本技术措施

王月辉

1  引言

露天采石开采中，主要有钻、爆、挖、运、排五大工序，其中钻爆成本占直接成本的比例较重，是除挖运之外的第二大高成本工序，其比例占生产成本的15%左右。因此，为了进一步提升爆破效果、降低爆破成本，很多专家学者对此做了大量的研究，通过不断的探索和实践，取得了明显的效果。本文以南方某大型采石场爆破采石为实例，从布孔方式、炸药的选择、装药结构、堵塞长度以及起爆方式等几个方面着手探讨改善爆破效果、降低爆破成本的途径。

2 工程实例

采石场钻爆成本由人员工资、钻孔费用、雷管消耗、炸药消耗等4部分组成。其中人员工资只要合理定员、定额，加强管理就可控制，其费用是固定的。因此，对爆破成本影响最大、最直接的就是爆炸物品的消耗以及延米方量，尤其是炸药单耗。影响炸药单耗的主要因素有：岩石的物理力学性质，爆区的地质构造和岩体结构。

2.1 工程概况

南方某采石工程要求爆破采石约 1200×10⁴m³，日产3×10⁴m³。日均爆破自然方为2×10⁴m³。采区主要为中粗粒花岗岩，小部分地带为辉绿岩，ƒ值为 11～14，密度 2.7g /cm³，采区岩体倾向及倾角大多为 130°∠80°，岩石节理、裂隙、风化沟、破碎带均十分发育，裂隙水丰富。大部平台原岩本身被切割成许多小块，含有大量粉矿成分，且不同位置和深度风化程度差异很大。

钻孔设备为阿特拉斯潜孔钻机，孔径 140mm，设计台阶高度 H=15.0m，钻垂直孔，对ƒ=l l~14的花岗岩超深1.5m。炸药为成品乳化炸药卷和现场混装铵油炸药。

2.2 工程重难点

本采石场部分地段岩石颗粒之间胶结程度差，且节理、裂隙非常发育，因此造成爆破后石料块度极不均匀，粉矿率较高。业主所需石料主要包括堤心石和规格石两大类，总计15种规格，对开采的石料的规格及级配要求非常严格。石料大于1500kg视为大块，需要二次解炮处理；10kg以下石料为粉矿，作为弃渣排出，要付出 1倍以上的单价来处理粉矿。良好的爆破效果及降低粉矿率是本工程的重难点。

工程为高陡扩帮开采，共有 14个平台，高差为 225m，每个平台宽度约为 50m，基本上炸 6~7排孔就到平台马道边缘了。爆破作业工作面短，均衡生产困难。日产3万方成品石料，工作面需摆放 30台大型挖掘机，每台设备需 20m宽才能旋转工作，正常作业需要 600m爆堆长度，为均衡生产还需200m以上工作面辰度供钻孔、装药，所以要实现连续均衡作业，必须每天都保证有800m以上的作业线长度，即有 4个平台正常作业。这就要求计划、调度、钻爆、装运、工作面清理等各个方面要互相配合，各个环节做到最好。

3 降低爆破成本的措施

3. 1 合理布孔

日产2×10⁴m³，对于 15 m台阶，需要至少 7 0个孔才能满足日产需要，对于本采石场，岩性变化较大，地质条件复杂，所以对布孔提出了很高的要求。布孔是深孔爆破中的重要一环，合理布孔能为爆破创造良好的条件，爆破效果好，大块率低，延米爆破量高；反之，则爆破条件不利，虽可在以后工序中做些适当调整，但由于先天不足，爆破效果仍有可能不佳。所以．布孔对爆破质量有着极大的影响。

由于是单帮工作面开采，所提供的可供布孔的区域不大，基本上一个平台可布置炮孔 30个左右，三角形布孔排间顺序起爆是本采石场在生产中用得最多的一种起爆方法。实践证明，按排间顺序起爆时，爆堆成型较好便于挖运，并且可降低粉矿率。因此，与之配套的布孔方式一般应采用三角形，尽量避免矩形或方形布孔。采用三角形交错布置，使炸药能量分布均匀，减少根底、大块。它的另一个优点是能更好地调整爆破实际邻近系数，合理的爆破邻近系数有利于改善爆破效果。

前排孔应布在难爆的位置，并保证抵抗线均匀，避免出现弱面效应；后排孔尽量拉直，使得爆后眉线整齐便于下次布孔；布完后根据岩性、抵抗线等因素微微调整孔位，使其基本均匀。

3.2 改善装药结构及堵塞方式

在露天采石开采中，选择合理的装药方式，可使用较少的炸药达到较好的爆破效果，从而提高经济效益以及减小爆破振动。装药方式一般分为连续装药和间隔装药。由于全耦合装药，底部单耗过大，堵塞段过长，上部容易产生大块，底部容易产生过粉的区域，所以本工程只是在前期剥离时使用。当形成工作面平台时，基本上都是应用崩塌爆破技术，采用全孔不均匀耦合装药结构进行装药，下部装药密度大，上部装药密度小，不装药段采用细砂或炮泥堵塞，因爆破时下部炸药要推开夹制作用较大的底部岩石，采用φ110mm药卷连续不耦合装药，确保能将下部岩石炸开并让上部岩石崩塌下来；上部装药一定要控制，采用φ90mm药卷连续不耦合装药，并且改变先前底部装φ110mm药卷达到 l.3倍抵抗线，将底部φ110mm药卷长度变为0.7倍抵抗线，按照以上控制爆破，充分利用炸药能量和岩石势能控制多规格级配开采要求，并且使得底部粉矿减少一半。

台阶爆破最容易出大块的是前排及堵塞段，因此我们要充分利用前排及堵塞段能出规格石的良好条件。此种装药条件下，我们采取的堵塞方式是：两排装药高度一样，留出5m不装药，前排全部岩粉，后排只堵塞2.5m，在最上面空出2.5m，此种做法提高了大块产出率，节省了炸药.又保护了眉线，给下次布孔创造良好条件。

3.3采用分区分段爆破

本采石场工程地质条件复杂，岩石硬度分布不均，岩石分化程度不一。可按岩石的可爆性和炸药能量利用率进行可爆性分区分级。在具体施工中，可根据岩石的硬度、密度、裂隙、是 否为水孔区4个指标，结合岩体结构、风化程度进行爆破分区，每区按照不同级别进行试验，从而确定各区的爆破参数和炸药单耗。前期开采中逐渐摸索，将采区主要分出4个区：

西边平台，岩石较硬，岩石走向基本上与临空面垂直，爆破条件较好，不易出根脚；

东边75平台以上靠东，岩石较硬，自由而与岩石走向一致，夹制作用大，需增加单耗；

东边75平台以上靠西，岩石较硬，多为水孔区，夹层很多，爆破容易泄能；

60台以下，岩石整体较差，颗粒胶结不强，部分岩石稍微松动以下就可挖运。

针对不同区域，以单耗为核心，采取不同的布孔方式、爆破参数和装药结构，对改善爆破效果很有利。

3.4合理选择炸药

根据炸药与岩石特性匹配的理论，结合炮孔不同部位岩性，选择不同威力炸药，以达到炸药爆炸能量均匀分布，提高爆炸能量利用率，可获得良好的爆破效果。

爆破坚硬岩石时应选用高威力炸药，坚硬岩石的密度大，纵波速度快，波阻抗大，对应力波传播的阻尼作用大；而爆破软岩时应选低威力炸药，软岩一般属低波阻抗岩石，不需很高的应力即可碎。在硬岩中采用低威力炸药，往往效果极差。原因是爆炸时，炸药的特性阻抗未达到岩石的波阻抗之前，随着炸药特性阻扰的增加，岩石破碎程度也增强。

本采石场场使用的是成品乳化炸药和现场混装铵油炸药，由于价格不一，所以两种炸药使用比例对钻爆成本影响很大，若以前期总数2000t为例，乳化铵油比例从1 : 0. 8降低到1 :1.3之后，总的炸药成本将减少100万元，所以在炸药选取时，除特坚硬石和水孔，其他全部采用铵油炸药以炸药成本。

3.5细化爆破设计，选择最佳起爆方法

在爆破设计时，根据技术质量部提供的炮孔数据，结合该平台钻孔数据，逐孔计算出实际孔排距、深孔、底盘抵抗线等，根据不同岩性和爆破难易度，选择合理的单耗，并逐孔计算炸药消耗量。同时可采用方形孔排问微差起爆方法，增大自由面数目，提高炸药能量利用率， 降低炸药消耗。

除上述的技术措施外，加强挖运施工管理，加强爆破施工管理，加强爆破物品监督管理，采用招标的方式来购爆炸物品等管理措施也会影响到露天矿的爆破成本。

4 爆破效果

2011年3-8月，平均炸药单耗0.40kg/m³，延米爆破方量18.25m³ /m，粉矿率近30% 。钻爆成本为5.63元/m³，通过采取上述爆破施工技术管理措施后，爆破成本及粉矿率均有明显降低，生产进度及质量均达到业主单位的要求，2011年9月至2012年3月，平均药单耗降低到0.33kg/m³，局部区域低至0.20kg/m³，延米爆破放量21.8m³/m。粉矿率低于20%，钻爆成本为5.01元/m³。后期多使用铵油炸药，火工品成本均有大幅降低。在产量高峰期12月份达到了月产88万方石料，最高日产达到4.2×10⁴m³，山体石料得到了充分利用，受到业主单位肯定。

5 认识

露天矿山采场地质构造、采剥工艺、爆破技术等条件不同，控制爆破成本阵低爆破费用的手段方法也不相同，只要在工艺技术与管理上挖掘潜力，从爆破工序的各个环节抓起，改善爆破质量，控制爆破成本并使爆破与采装总体经济效益最佳是可以达到的。

（1）对于山体岩石极其风化而又要开采具有一定规格及配石料的爆破采石工程，利用宽孔距小抵抗爆破的逆向原理，采用m=1.25以下的密集系数，对爆破效果有一定的改善作用。

（2）对于爆破条件较好的地段，走向垂直临空面的，要增打孔网参数，减小炸药单耗。

（3）采用不耦合不均匀装药结构，可以减少粉矿，提高规格石料成品率。

（4）降低炸药单耗，控制一次爆破排数等措施，可以改善爆破效果，降低爆破成本。

（5）精细化管理钻孔以及平台底板控制，可以提高延米方量，减少重复钻孔。