石灰石礦山爆破過程中對于成本的控制

王建華

(中國建筑材料工業(yè)建設西安工程有限公司，西安 710065)

隨著經(jīng)濟不斷的發(fā)展，各個企業(yè)之間的競爭也在不斷加大，各個企業(yè)也開始關(guān)注成本控制問題。在采礦行業(yè)中，礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益不僅僅只是受到產(chǎn)品價格的影響，也會受到礦山生產(chǎn)成本的影響。礦產(chǎn)行業(yè)屬于高投資行業(yè)，對成本控制不當，會給企業(yè)經(jīng)濟效益造成較大的損失。爆破工程是整個礦山開采過程中的重要組成部分，起著重要的支撐作用。因此，對于礦山行業(yè)而言，要加強礦山爆破過程管控。在保證良好的爆破效果的前提下，必須加大成本控制力度，企業(yè)在行業(yè)中才更具有競爭力。

1 影響礦山爆破效果的因素

1.1 布孔方式

常見的布孔方式分為單排布孔、多排布孔。多排布孔又分為方形、矩形及三角形(梅花形)三種。從炮孔施工方面考慮，矩形布孔更易于準確定位，鉆機的移動次數(shù)也少；從能量分布均勻的觀點看，一般則會選擇梅花形進行布孔，這種布孔方式介質(zhì)受力比較均勻。具體爆破采用何種布孔形式，需要根據(jù)爆破作業(yè)要求、巖石性質(zhì)以及工作面情況等因素綜合考慮。

雖然爆破工程對于布孔方式的選擇沒有過多的要求，布孔的選擇不會對整個礦山爆破效果造成嚴重的影響，但是有一點必須要注意到，當布孔的孔深不均勻的時候，一定要調(diào)節(jié)布孔的孔距[1]。當孔深過小的時候，一定要選擇較小的孔距；相反如果孔深過大，那么就一定要選擇較大的孔距。在進行爆破之前，一定要對孔深和孔距進行嚴格檢查。在施工過程中需要將孔排距控制在一定的范圍之內(nèi)，如果孔排距較大，則會產(chǎn)生較多的根底，大塊較多，導致后沖力大。

1.2 鉆孔的形式

鉆孔的形式對爆破工程的效果也有一定的影響。鉆孔的形式主要包括傾斜鉆孔和垂直鉆孔，其主要優(yōu)缺點與采用情況如表1所示。

表1 垂直鉆孔爆破與傾斜鉆孔爆破比較表

就目前情況而言，傾斜鉆孔主要被應用于較為軟質(zhì)巖石之中。傾斜鉆孔的形式對于操作技術(shù)人員的要求較高，整個操作過程是比較復雜的，如果操作不夠熟練，轉(zhuǎn)速較慢，易出現(xiàn)安全事故。

垂直鉆孔一般適用于各種地質(zhì)條件，適用于深孔爆破。與傾斜鉆孔相比，垂直鉆孔要比傾斜鉆孔的操作方法簡單，對于工作人員的要求不算很高，鉆孔的速度比較快。雖然速度比較快，但是爆破之后大塊率較高，臺階面的穩(wěn)定性較差[2]。因此，在進行選擇鉆孔形式的時候，要選擇合適的鉆孔形式，從而可以提高整個爆破工程的效果。

1.3 臨空面的選擇

臨空面是在爆破作用范圍內(nèi)，巖體和空氣接觸的界面。這個界面上的巖石，向外運動時不受阻力。臨空面的大小，多少以及它與藥包的相對位置和距離對爆破效果有著決定性的影響，這是爆破工程首先要考慮的因素。臨空面小或數(shù)量不足，會影響爆破效果。一般來說，隨著臨空面面積的增大，巖石爆破夾制作用將變小，有利于巖石的破碎[3]。掘進時的掏槽，就是為了增加崩落眼爆破的臨空面。各種爆破中的藥包起爆順序，也要考慮互相創(chuàng)造臨空面的條件。在拋擲爆破中，臨空面決定了巖石破碎和運動的方向，利用相鄰藥包的提前起爆，創(chuàng)造出新的臨空面，就可控制主藥包的拋擲方向。

在爆破的過程中，如果僅僅只有一個臨空面，會增加爆破工程的耗藥量，增加爆破成本。因此，需要重點關(guān)注臨空面的大小和數(shù)目，需要創(chuàng)造更多的臨空面，才能提高整體爆破效果，才能有效地控制爆破過程中的成本。

1.4 裝藥量

裝藥量是工程爆破中最重要的一個參量，裝藥量確定的正確與否直接關(guān)系到爆破效果和經(jīng)濟效益[4]。一般來說，裝藥量的確定與爆破巖石的體積、巖性、自由面狀況及其他爆破條件等有關(guān)，而最重要的是合理選擇炸藥單位用藥量。

炸藥單耗可以通過經(jīng)驗公式、現(xiàn)場通過標準爆破漏斗試驗、查表和根據(jù)相似地質(zhì)條件下的爆破工程類比選取，其中現(xiàn)場通過標準爆破漏斗試驗來確定炸藥單耗最為可靠。

在實際爆破工程中如果僅僅通過增加炸藥單耗來提高爆破效果是非常不可取的，不僅很難實現(xiàn)良好的爆破效果，而且有可能會帶來更多的負面影響。這些負面影響是不可提前預料到的，會增加爆破的危害性，會威脅到人的生命健康，會造成財產(chǎn)損失，也會導致巖石的過度粉碎，導致爆破成本增高。如果想使得整個爆破工程效果良好，必須要科學、合理地進行選擇炸藥單耗。

1.5 起爆藥包的位置

起爆用的雷管或起爆藥柱在裝藥中的位置稱為起爆點。采用柱狀裝藥時，起爆藥包的位置決定著炸藥起爆以后，爆轟波的傳播方向；也決定了爆炸應力波的傳播方向和爆轟氣體的作用時間，所以對爆破作用會產(chǎn)生一定的影響[5]。

一般情況下，起爆的方式主要包括正向、反向和多點起爆三種類型。反向起爆與正向起爆相比，可以提高炮孔的利用率，降低巖石的夾制作用，降低大塊率。采用多點起爆，由于爆轟波發(fā)生相互碰撞，可以增大爆炸應力波參數(shù)、應力波作用時間及其沖量，從而能夠提高巖石的爆破速度。我國目前深孔臺階爆破，多采用多點起爆。每孔裝兩個起爆藥包，分別置于距孔口和孔底1/3處，可以充分發(fā)揮爆炸能量。

2 影響爆破成本的因素

影響礦山爆破成本的因素有很多，爆破成本主要包括人工成本、炸藥材料及其運輸?shù)?。其中人工成本和運輸成本，必須要進行合理規(guī)劃[6]。炸藥材料的價格一般是比較穩(wěn)固的，不會產(chǎn)生太大的波動。因此，炸藥的單耗就成為了影響爆破成本的最大因素。影響炸藥單耗的主要因素包括：礦巖的性質(zhì)、爆破地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及巖石結(jié)構(gòu)、爆破技術(shù)等。

2.1 巖石的性質(zhì)對炸藥單耗的影響

巖石的性質(zhì)主要包括巖石的堅固性等。一般情況下，巖石的堅固性越強，在爆破過程中所消耗的炸藥單耗量就會越大；巖石的堅固性較低，在爆破的過程中所消耗的炸藥單耗量就會較少。所以在爆破工程之前，必須要對巖石的性質(zhì)有所了解，才能夠做好相應的爆破準備。

2.2 爆破地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖石結(jié)構(gòu)對炸藥單耗的影響

在炸藥爆炸破碎巖體的過程一般情況下會分為兩個階段：第一個階段是爆炸所產(chǎn)生的沖擊波。在爆破的過程中產(chǎn)生的較大的沖擊波會使得巖體發(fā)生斷裂現(xiàn)象。第二個階段則是爆炸之后所產(chǎn)生的氣體膨脹作用階段。在這個階段會使得巖體本身形成裂縫，并轉(zhuǎn)化成一定的能量使巖體出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。在整個爆破的過程中，巖體結(jié)構(gòu)對于沖擊波的傳遞有著重要的作用。

當炮孔排列的方向與弱面平行時，爆破效果最佳，相反，如果炮孔排列的方向與弱面斜交的時候，爆破的效果是比較差的。在爆破的過程中，弱面之間的距離越大，應力波對于巖石的作用力越小。如果弱面之間的距離比較小，巖石所受到的作用力比較大，在此期間所產(chǎn)生的炸藥單耗量也比較小，并且也可以減少二次破碎[7]。

2.3 爆破技術(shù)對于炸藥單耗的影響

爆破方法主要包括淺孔和深孔，其中深孔爆破是大型礦山企業(yè)開采過程中最為常見的爆破方法。在20世紀50年代期間，在采用深孔爆破的時候，工作人員往往會采用單排孔齊發(fā)爆破。這樣常常會出現(xiàn)根底，大塊率比較高，基本在5%和6%之間，二次爆破量比較大，爆堆條件比較差。以往的深孔爆破方法是比較落后的，往往產(chǎn)生的成本比較高。隨著經(jīng)濟不斷的發(fā)展，眾多爆破方法被研究出來，其中毫秒微差爆破方法得以廣泛應用。

毫秒微差爆破是指相鄰炮孔或排間孔以及深孔內(nèi)以毫秒級的時間間隔順序起爆的一種爆破技術(shù)。毫秒微差爆破的主要特點是各個藥包之間爆炸時間的間隔比較短。在爆炸的過程中，巖石會發(fā)生移動和相互碰撞，會形成相對比較復雜的能量，然后再將這些能量進行合理分配，從而使得巖石破碎的非常均勻，縮短拋擲距離，會減少對周圍環(huán)境空氣的污染，也會防止飛石所造成的安全隱患[8]。同時，毫秒微差爆破也可以增加炸藥能量的有效利用，爆破大塊率基本上在1%到2%之間，且很容易就形成爆堆，有效地提高了爆破的效果，并且降低爆破的成本，從而獲得更大的經(jīng)濟效益。

3 加強礦山開采爆破成本控制的措施

3.1 對網(wǎng)孔參數(shù)進行改善

采用寬孔距、小排距的梅花形布孔方式，并采用毫秒微差爆破技術(shù)。這種方法具有以下優(yōu)勢：1)能夠增強輔助破碎作用；2)炮孔間應力疊加作用減弱；3)能夠有效防止爆炸氣體過早泄氣，提高炸藥能量利用率；4)能夠增大爆破漏斗角，形成弧形臨空面，為巖石受拉伸破壞創(chuàng)造有利條件。

3.2 對裝藥結(jié)構(gòu)進行改良

裝藥結(jié)構(gòu)是調(diào)節(jié)炸藥能量分布和控制爆破效果的一個重要因素。在一定的巖石和炸藥條件下，采取徑向或軸向間隔裝藥結(jié)構(gòu)、混合裝藥等措施，可有效調(diào)控巖體中爆炸應力波參數(shù)，提高炸藥能量的有效利用，改善爆破效果，同時也在一定程度上節(jié)約了爆破成本。

3.3 對起爆網(wǎng)絡加以改善

在礦山爆破的過程中，起爆網(wǎng)絡對爆破工程有著重要的支撐作用?？茖W的網(wǎng)絡安排有利于提高爆破效果，降低爆破成本。盡管多排孔布孔方式只有方形、矩形和三角形，但是起爆順序卻千變?nèi)f化，主要分以下幾類：排間順序起爆、波浪式順序起爆、V字形順序起爆、梯形順序起爆、斜線順序起爆、徑向順序起爆、組合式順序起爆[9]。

雖然起爆順序方式多樣，但是起爆順序的確定應根據(jù)地形、地質(zhì)條件、爆破器材的種類和數(shù)量以及施工人員技術(shù)水平等因素綜合確定，同時也要充分考慮爆破效果及爆破成本。

4 結(jié) 論

在礦山開采爆破的過程中，由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復雜，工作人員一定要提前對需要爆破的地區(qū)進行勘測，從而保證爆破的整體效果。因為開采爆破受多種因素的影響，采礦的工藝及其爆破技術(shù)也會存在很大的差異 ，所以礦山企業(yè)對于爆破成本的控制方法也是不相同的。如果想要使得爆破效果取得巨大的進步，并且爆破成本得到有效控制，就需要不斷優(yōu)化爆破參數(shù)，采用科學合理的爆破技術(shù)；同時也需要挖掘更多管理上的潛力，對爆破過程中的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)督，控制整個爆破過程中的成本，從而降低爆破費用，促進礦山企業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。