楊勃 陳慶凱 張姝敏

摘 要：臺階高度的確定是露天開采重要工作之一。生產(chǎn)規(guī)模、挖掘設(shè)備作業(yè)技術(shù)規(guī)格、開采的選別性以及鉆孔直徑、生產(chǎn)管理成本等對臺階高度都有不同程度的影響。結(jié)合小屯南山石灰石礦的生產(chǎn)實(shí)際情況，經(jīng)過穿爆成本的計(jì)算與分析，同時(shí)考慮到挖掘設(shè)備的生產(chǎn)效率和作業(yè)的安全性，最終確定合理的臺階高度為10m。

關(guān)鍵詞：臺階高度 穿爆成本 鉆孔直徑

中圖分類號：X74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0108-02

露天開采時(shí)，臺階高度是一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù)，臺階高度不但對最終邊坡的形狀、最終邊坡角有著直接的影響，同時(shí)，臺階高度與設(shè)備生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本有著密切聯(lián)系，所以臺階高度確定的是否合理顯得尤為重要。

1 礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀

小屯南山石灰石礦為露天開采礦山，生產(chǎn)能力為200 萬t/a，2013年后將擴(kuò)大到400 萬t/a。采用溜井平硐運(yùn)輸方式，爆破后的礦石，經(jīng)汽車短途運(yùn)輸，卸入采場內(nèi)的溜井，破碎后由平硐內(nèi)的膠帶傳送至水泥廠。礦山現(xiàn)有1.6、1.8 m3的挖掘機(jī)各一臺，30 t自卸汽車5輛，直徑140 mm潛孔鉆機(jī)1臺。

小屯南山石灰石礦密度2.65 g/cm3，堅(jiān)固性系數(shù)f=6～8左右。根據(jù)結(jié)構(gòu)面調(diào)查、礦巖點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析以及對巖石普氏硬度系數(shù)的計(jì)算，小屯南山石灰石礦的礦體較破碎，小裂隙多、巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育；巖石的堅(jiān)固程度為Ⅲ～Ⅳ，屬于相當(dāng)堅(jiān)固到堅(jiān)固的巖石；根據(jù)巖石的普氏堅(jiān)固性系數(shù)和對礦巖波阻抗值的計(jì)算可知，小屯南山石灰石礦巖體的可爆性屬于中等，巖體的可鉆性屬于中等。

2 礦山現(xiàn)行爆破參數(shù)

臺階高度H：15 m；臺階坡面角：75°～90°；穿孔直徑d：140 mm，成孔后146 mm（穿孔成本：30元/m）；穿孔傾角：85°；穿孔長度L：16.5 m；超深h：1.5 m；填塞長度Ls：3.5 m、4 m、4.5 m；裝藥長度Lc：13.5 m；底盤抵抗線WD：4～5 m；延遲時(shí)間：42 ms；孔間距S：6 m；排距B：4 m；炸藥：銨油炸藥（裝藥密度0.825 kg/dm3，延米裝藥量13.8 kg/m，單價(jià)：8元/kg）；單孔裝藥量Q：銨油炸藥186kg；單位炸藥消耗量q：0.5175 kg/m3；起爆網(wǎng)路：斜線起爆，逐孔起爆。

3 合理臺階高度的確定

臺階高度取決于生產(chǎn)規(guī)模、挖掘設(shè)備作業(yè)技術(shù)參數(shù)和開采的選別性。對于開采深度一定的礦山而言，臺階高度取小值時(shí)，能夠降低炸藥單耗，但要增加臺階數(shù)量，增加穿孔總長度，增加起爆器材消耗量（導(dǎo)爆管雷管、起爆彈等），但總體來講，會降低穿爆單位成本，如圖1所示。圖1中對應(yīng)的主要爆破參數(shù)同前，垂直孔，超深1.5 m，填塞長度 3.5 m，使用奧瑞凱導(dǎo)爆管雷管逐孔起爆方式，每增加一個(gè)炮孔需要增加1發(fā)孔內(nèi)管（18 m，39元/發(fā)）和1發(fā)地表管（7 m，27元/發(fā)） ，并增加起爆體（用4卷膠質(zhì)炸藥自制，每個(gè)起爆體質(zhì)量為0.5 kg，7.175元/個(gè)。圖中單位成本增加值指的是每一個(gè)臺階高度對應(yīng)的穿爆成本與臺階高度為6 m所對應(yīng)穿爆成本的差值。（如表1）

表1中列出了穿爆成本、單位炸藥消耗量與臺階高度關(guān)系的具體數(shù)據(jù)。從表1中可以算出，當(dāng)臺階高度由15 m降低到10 m時(shí)，單位體積穿爆成本將降低0.1322元/m3，單位體積穿爆成本將降低0.2313元/m3。

如果將超深減小到1.2 m，則臺階高度與穿爆成本、單位炸藥消耗量的關(guān)系會變?yōu)槿鐖D2所示，具體的數(shù)據(jù)見表2。

從表2中可以算出，當(dāng)臺階高度由15m降低到10 m時(shí)，單位體積穿爆成本將降低0.1927元/m3；當(dāng)臺階高度由15m降低到8m時(shí)，單位體積穿爆成本將降低0.3372元/m3。

如果將起爆用的雷管改為國產(chǎn)的導(dǎo)爆管雷管，每孔內(nèi)使用兩發(fā)，采用孔內(nèi)延時(shí)，地表使用反射四通進(jìn)行起爆網(wǎng)路聯(lián)接，每個(gè)炮孔的起爆雷管成本將由66元降低到18.9 元（兩發(fā)18 m國產(chǎn)普通導(dǎo)爆管雷管），如圖3所示，具體的數(shù)據(jù)見表3。

從表3中可以算出，當(dāng)臺階高度由15 m降低到10 m時(shí)，單位體積穿爆成本將降低0.2582 元/m3；當(dāng)臺階高度由15m降低到8m時(shí)，單位體積穿爆成本將降低0.4518 元/m3。

從以上的分析可以看出，適當(dāng)降低臺階高度可以降低穿爆成本。如果穿爆成本降低0.2 元/m3，南山石灰石礦年產(chǎn)量按75 萬m3（200 萬t/a）計(jì)算，則每年可降低穿爆成本15萬元；年產(chǎn)量為150 m3（400 萬t/a）時(shí)，則每年可降低穿爆成本30 萬元；如果穿爆成本降低0.45 元/m3，則每年最多可降低穿爆成本67.5 萬元。

小屯南山采用1.8 m3和1.6 m3挖掘機(jī)進(jìn)行鏟裝，對開采的選別性要求低，所以，確定臺階高度的主要因素是挖掘機(jī)的作業(yè)技術(shù)參數(shù)。1.8 m3和1.6 m3挖掘機(jī)的最大挖掘高度10 m左右，從設(shè)備作業(yè)效率、成本和安全角度考慮，臺階高度選擇為8～10 m左右較為合理，同時(shí)研究也表明，臺階高度為8～12 m時(shí)，挖掘機(jī)的挖掘效率最高。爆破設(shè)計(jì)時(shí)，鉆孔直徑與臺階高度之間也應(yīng)保持在一定的比例范圍之內(nèi)，通常鉆孔直徑應(yīng)是臺階高度的1/50～1/80，也就是說，臺階高度是鉆孔直徑的50～80倍。小屯南山石灰石礦鉆孔后的直徑為146 mm，臺階高度合理范圍為7.3～11.7 m。綜合考慮，小屯南山石灰石礦合理的臺階高度應(yīng)在8～10 m之間，為了減少生產(chǎn)循環(huán)次數(shù)，降低生產(chǎn)管理成本，最終確定臺階高度為10 m。

4 結(jié)論

結(jié)合小屯南山石灰石礦生產(chǎn)實(shí)際，對其爆破參數(shù)，主要是臺階高度與穿爆成本之間的關(guān)系計(jì)算與分析，得出以下結(jié)論：（1）臺階高度的選取應(yīng)綜合考慮礦山生產(chǎn)能力、挖掘設(shè)備的作業(yè)技術(shù)規(guī)格、鉆孔直徑和生產(chǎn)管理成本等因素。（2）小屯南山石灰石礦鉆孔直徑146 mm，臺階高度由原來的15 m降低到10 m，每年至少可以降低穿爆成本15萬元。（3）小屯南山石灰石礦臺階高度合理值應(yīng)是10 m。

參考文獻(xiàn)

[1]胡福祥，蔡鴻起.露天礦臺階高度的優(yōu)化[J].金屬礦山，1998（2）.