露大矿爆破优化

1、在炸药单耗为0.261kg/t时,钻孔、爆破、铲装、运输和破碎总成本为8.12元/吨,比原来的可比总成本8.50元/吨,每吨降低了0.38元。2.大冶铁矿优化数学模型武钢大冶铁矿与长沙矿冶研究院进行合作研究,建立了较为简单的数学模型C=C1+C2+C3+C4+C5式中:C为采矿总成本;C1---C5为穿孔、爆破、装载、运输和粗破碎的成本。各项成本具体表达式为:C1=0.3364qC2=0.877qC3=1.432KHC4=3.37KHC5=0.03015lg(4.81+2.13q)式屮:q为炸药;KH为大块率,%。3爆破效果(1)爆破形成的岩石块度大小适'i]:,块度分布合理,具有较好的粒度均匀性和粒度匹配性;(2)爆堆形状合适,爆破抛掷距离适当,拥有合理的爆堆集中程度和松散度;(3)爆破后边坡平整,爆破不至于影响边坡的稳定性;(4)爆破后没有残孔、伞岩和根底,具有较高的炮孔利川率;(5)爆破引起的震动和空气冲击波较小,无飞石，较低的噪音和极少的炮烟。2.3.2影响爆破效果的因素对于台阶爆破效果的影响因素多达数十个,其中许多是不可控制的,有许多是在一定的条件下可以进行控制的。总结起来,影响爆破效果的因素主要有以下方面:爆破的岩体的特性(岩石的容重、抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、纵波波速以及节理裂隙的发育情况)、炸药的爆炸性能(爆压、猛度、爆速爆热、炸药密度以及气体比容)、爆破参数和爆破工艺(装药結构、孔网参数、爆破作用指数及施工工艺)、炸药与岩石的匹配关系等2.3.2.1孔网参数对爆破块度的影响(1)抵抗线对爆破块度的影响进行露天台阶深孔爆破，前排抵抗线选取的大小对爆破效果的好坏有很大影响。前排抵抗线如果选取过大，则会引起根底多、大块率高、后冲作用大，进而对后一排炮孔的爆破效果造成不良的影响;相反，如果抵抗线长度选取过小，会造成炸药的浪费，导致钻孔工作量增大，进而致使钻孔爆破的成本升高。因此在岩石硬度较高、节理不发育的情况下，抵抗线选择较小，相反，选取较大的抵抗线长度。但是，如果在特定的环境下或者某一特定的采矿地点，岩石的性质和构造都是一定的，假设选取的炸药种类一定的情况下，在一定范围内，随着抵抗线的增加，爆破平均块度大小增加。因此在实际工程的过程中在合适的范围内尽量选取小抵抗线，可以取得较好的爆破块度(1)装药结构对爆破块度的影响在一单孔装药量一定的情况下，如染采用连续装药结构，就会因为炮孔孔日的堵塞过长，药柱偏低，爆破后在孔「I未进行装药的地方形成大块，容易导致大块率较高。但是在实际的稼’一山爆破过程中，因为这个装药方式操作简单，多采川这种方式。在降低爆破大块率和提高爆破块度粒度均匀性方面，分段装药结构要优于连续装药结构。间隔装药结构使得炸药在炮孔中的分布更加均匀，炸药高度提高，有效的防止了孔口的大块率(2)堵塞对爆破块度的影响采用合理的堵塞长度和提高炮孔的堵塞质量可以起到改善爆破效果和提高炸药利用率的作用。对于炮孔堵塞的作用主要体现在两个方面:炮孔堵塞对于减少飞石和降低孔口冲击波强度有这极为明显的作用;延长爆生气体在孔内的作用的时间，以达到改善爆破效果的作用。对于一般爆破方式选用孔底起爆，炮孔装的炸药实际上起到堵塞作用。堵塞可以增加正压作用的时间，一定程度上增加爆生气体产物在孔内的有效作用时间,促进裂隙的发展，致使裂隙长度加长，使裂隙密度加大，进而提高能量利用率。根据邓君华和邹庄生等人的研究表明，堵塞长度对爆破块度分布的影响很大，堵塞的址佳长度Ld=0.748W或L0=15da(2)炸药单耗对爆破块度的影响炸药单耗主要是对平均块度产生影响，炸药单耗的改变主要是对爆破岩石块度中的中小粒径产生的影响较大。对于大粒径的爆破块度，随着炸药单耗的增大，其变化并没有很大的改变。因为炸药作用力主要是作用于炮孔周围的岩石，增大单耗只能对炮孔周围和邻近区域岩石产生直接的作用，而对远处的岩石产生的作用相对较小，爆炸产生的能量传至远方，能量只能进一步促进岩石中的天然节理、裂隙的进一步扩一展，但是很难形成新的节理、裂隙。因此，增减单耗对于改变大块率的作用很小。影响炸药单耗的因素很多，如岩石性质、装药方式、炮孔直径、炸药种类以及爆破孔网参数等。对于进行爆破的时候，可以通过进行爆破漏斗试验来确定炸药的单耗，也可以通过查表的方式获得。2.3.2.4节理对爆破块度的影响据以前的研究表明，在形成大块的区域很多都是因为岩体中的结构弱面导致的。通过对爆破的岩块的表面特征进行研究，经过统计会发现岩块表而的80%都是在爆前天然结构弱而处形成。以此可以判断，结构弱面对爆破块度大小分布起着重要的作用，而节理就是结构弱面中常见的一种。山于节理岩石具有不连续性，所以引起荷载分布不均匀，进而导致岩石破碎不均匀。岩石节理面的阻抗与炸药的阻抗不匹配，会导致爆生应力波大幅度衰减。与药柱斜交的节理面会在爆轰气体的能量下张开，导致孔内压力急剧下降。而对于张开的节理，爆轰作用就相当于作用到自山面上，相互作用区的岩石会在反射应力波和入射应力波的相互作用下更加破碎，而大块很可能形成于节理的另一面。2.3.3对影响爆破块度因素的评价在工程爆破的过程，各种因索对爆破质量的影响程度和影I响大小，国内外学者做了大量的分析。这些_「作大多采川的是相关分析、回归分析和显著性检验等方法，这就需要有大量的数据，而且样板需要符合特定的概率分布，在实际工程中很难实行，而日.结染离散性很大。相比较而言，东北工学院的专家们使用灰度关联分析法取得了不错的成果。综上所述:对于一定的矿岩，对爆破块度分布起主要控制作用的因素是孔网参数中的孔距、炸药单耗和最小抵抗线。因此，在进行爆破设计的过程中本文主要抓住孔距、最小抵抗线和炸药单耗作为自变量。2.4.1影响钻孔和爆破成本的因素钻孔成本的影响主要体现在钻孔工人的操作水平、使用的穿孔设备以及工人的工资等因素有关。钻孔工人的技术水平不高，会造成钻孔的精度不高，影响着爆破质量。钻孔工人技术水平不够娴熟也直接影响着钻孔的效率，加速钻孔设备的磨损，致使钻孔成本加大。有些孔因为精度不符合要求，在某些爆破中会废弃使用，也是对人力物力的一种浪费。随着科技水平的提高，钻孔设备越来越先进，设备的选择对节约钻孔成本也很关键。火力钻机和钢绳冲击式钻机因为钻孔成本高、效率低，逐渐被牙轮钻机所取代，只有在少数特殊情况下使用。对于大型露天矿，多采用重型牙轮钻机，中小型露天矿山多采用轻型习:轮钻机和浅孔钻机，这都是依据矿山采矿成本和效益所选择。钻孔成本还要受台阶高低，孔径大小，炸药单耗等制约。比如，采掘同样重量的矿石，采用高台阶，大孔径爆破，钻孔成本较低。矿L!!台阶爆破一般分为初次爆破和二次爆破。对于初次爆破费用由爆破人员_「资、炸药消耗、爆破器材、炸药运输费这四个部分组成。四项中的爆破人员_E资和炸药运输费可以通过合理定员、定额，加强管理就可控制其费用，所以这两项一般是固定的。所以，爆炸器材的单耗和市场价格，尤其是炸药单耗，对初次爆破成木大小影响很大。爆破同样质量的矿‘石，选择与岩石波阻抗相近的炸药可以降低炸药单耗，节约成本。对于二次爆破的费用主要取决于台阶爆破的大块率，无论国内国外，技术水平高低与否，爆破产生的大块都不可避免，只能通过优化爆破设计，改进爆破方法来降低大块率，大块率越高，用来处理大块的成本就越高。因此，对爆破产生大块率的控制是用来降低矿!l}爆破成本需要重点研究的问题。破的大块率，无论国内国外，技术水平高低与否，爆破产生的大块都不可避免，只能通过优化爆破设计，改进爆破方法来降低大块率，大块率越高，用来处理大块的成本就越高。因此，对爆破产生大块率的控制是用来降低矿!l}爆破成本需要重点研究的问题。2.4.2影响铲装成本的因素在一定的矿山环境下，矿山的岩石性质和使用的铲装机械一定的情况下，影响铲装效率进而影响铲装成本的主要有:爆堆高度、爆堆的集中程度、爆堆松散度、工人的操作水平、采矿生产组织水平、底板平整度和矿石块度分布。爆堆的高度不‘r'.L太高也不宜太低，爆堆太高影响铲装操作的安个性，如果爆堆太低则会影响铲斗的满斗系数，进而影响了铲装设备的效率，对一于易挖掘或者中等易挖掘的岩石，爆堆高度不小于挖掘机挖掘高度的2/30爆堆不能太分散，也不能太过集中，爆堆过一于分散会增加集渣时}'i}J·般在台阶高度1.8倍到2倍之间范围内较为合理。爆堆岩块过紧增加I挖掘机挖掘的阻力，爆堆岩块松散度合适的爆堆，既减小了挖掘的阻力，又提高了挖掘的效率。_「人的操作水平对于铲装成本有着很大的影响，在相同的能耗下，技术熟练的工人能够为运输设备铲装更多的矿石，同时提高了挖掘机的使用效率和降低了机械折旧率。矿山生产组织对铲装成本起了很大影响，组织竹理者应当为挖掘.1:作的进行留有矿石储量，另外及时提供空车也很关键。爆破后的底板有无根底和后冲对一J’-挖掘机的效率也有很大的影l响，爆破效果好，底板平整，铲装效率就高，反之，铲装效率就会较低。爆破块度的分布对一J二铲装效率的影响很大。爆破平均块度小，则铲装的满斗系数就会增加，同样的能耗就能铲装更多的矿石给运输设备。如果‘!元均块度较大，则满斗系数就会低一些，铲装设备的效率随之降低。爆破所产!I=.的大块率也会影响着铲装效率，大块率会增加铲装设各的操作时户小同时降低满斗系数，所以应当尽量减少大块率[45/a2.4.3影响运输成本的因素爆破后矿石平均块度大小一方If}i影响肴铲装的效率，铲装效率提.佰，装满一辆汽车时间就会减少，可以减少汽车排队等候时间，提高汽车利用率，这样运输同样质量的矿石，所需要矿车的数量也会减少，于是节约了成本。另一方面矿石平均块度较小，可以提高汽车的满载系数，亨德里克斯((Hendricks)等人通过生产实践中对汽车运输进行监测发现，对于容积相同的汽车来说，平均块度较小能够提高汽车的散装密度，可以使汽车的装载量提高30%。汽车满载系数低，为了满足生产的需求，就需要提供更多的汽车，这样提高了设备成本。相反，满载系数高，需要汽车数量少，同时所需要的维修费用，消耗的汽油和汽车的磨损也会降低，进而降低了成本。因此矿石块度对运输成本有很大的影响。4.3结果分析由优化计算结果可知当最小抵抗线为2.27m,排距为4m，炸药单耗为0.261kg/t时，取得较好的经济效益2.4.4影响破碎成本的因素对于破碎成本影响的因素主要体现在矿石块度分布。矿石的平均块度小，则破碎的单位重量的矿石所需要消耗的能量就较少，反之，如果矿石的平均块度较大，则破碎单位重量的矿石需要较高的能耗。大块率也会影响破碎的成本，一般大块不能超出破碎机进料口规定的进料最大尺寸，大块过多会降低破碎的效率，大块过大，会造成破碎机的损害。为减少这类大块，可采用小直径炮孔布孔方式。小直径炮孔相对应的是小的抵抗线、孔距、充填高度，此种布孔方式限制了大块的尺寸。同时炸药能量的作用更均匀，大块产出少。但这种方法会明显提高钻孔、爆破的成本。另一措施是在炮孔填塞部分安置辅助短药包。在露天矿，前排孔的装药长度和分布是多排孔高效爆破的关键，特别是在目前广泛采用垂直孔爆破的情况下更是如此。前排孔装药多，容易造成空气冲击波和飞石，从而减少、减弱底板水平的岩石破碎和移动，形成根底和大块。前排孔装药少，造成后排孔抵抗线大，也同样出现根底和大块。前、后排的时间间隔按抵抗线计，最少是12--16ms/m。露天矿长期的爆破实践表明:以不改变原单孔爆破的担负面积的前提下，通过改变起爆顺序来减小抵抗线、增大孔距，即通过增大炮孔爆破密集系数达到改善爆破效果的目的。小抵抗线、宽孔距爆破原理:①大孔距爆破使炮孔之间裂隙不会过早贯通，爆轰气体产物在相邻炮孔间停留时间延长，径向裂隙、环向裂隙得以充分扩展。②小抵抗线增强人射波、反射波的作用，增加裂隙发展。③增大破碎角，为下一排形成弧形自由面，近似形成等抵抗线自由面，使沿抵抗线方向的应力均匀传播，从而减少大块。小抵抗线、大孔距破碎原理是在一定的布孔参数基础上，通过改变起爆顺序来实现。而三角型布孔的特点能在岩体内提供最优的能量分布，使爆破能量充分利用，同时起爆顺序的可变程度较高。其