肖雙雙 竹軒 張永貴 劉錦

摘 要 ：拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝可以減少露天煤礦的設(shè)備數(shù)量，提升露天煤礦的生產(chǎn)能力，降低剝離費用，較傳統(tǒng)的單斗卡車工藝具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢。為進一步推動該工藝在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，闡述了該工藝的發(fā)展歷程，總結(jié)了黑岱溝露天煤礦的應(yīng)用情況及哈爾烏素露天煤礦采用拋擲爆破技術(shù)處理采空區(qū)的經(jīng)驗，分析了該工藝在國內(nèi)應(yīng)用面臨的問題以及國內(nèi)外露天煤礦的地質(zhì)資源條件。結(jié)果表明：拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝在國內(nèi)取得了良好的應(yīng)用效果，下一步需要重點優(yōu)化拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)，提高該工藝系統(tǒng)生產(chǎn)效率；與國外采用拉斗鏟剝離的礦床特征類似，國內(nèi)露天煤礦開采的煤層厚度多在25 m以上，主采煤層數(shù)多在1～3，煤層傾角多在10°以下，煤層頂板多為泥巖、砂巖等中硬以下巖石，頂板巖石普氏系數(shù)多在1～4，國內(nèi)相當(dāng)多的露天煤礦具備應(yīng)用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的有利條件，拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝尤其是拋擲爆破剝離技術(shù)在國內(nèi)露天煤礦具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞 ：露天煤礦；拋擲爆破；拉斗鏟；倒堆工藝；應(yīng)用前景

中圖分類號：TD 804

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號： 1672 - 9315（2024）02 - 0236 - 09

DOI ：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2024.0204 ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Application status and prospect of blast casting-dragline stripping

technology in open pit coal mine in China

XIAO Shuangshuang1，ZHU Xuan1，ZHANG Yonggui2，LIU Jin1

（1.College of Energy ?Science ?and ?Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian ?710054，China；

2.North Weijiamao Power and Coal Co. ，Ltd. ，Ordos 017000，China）

Abstract ：The blast casting-dragline stripping technology can reduce the number of equipment，improve the production capacity，and reduce the stripping cost of the open pit coal mine.Compared with the traditional single bucket truck technology，it has significant technical and economic advantages.In order to further promote the popularization and application of this technology in China，the development process of this technology was elaborated in detail；the application of Heidaigou open pit coal mine and the experience of Haerwusu open pit coal mine in using the throwing blasting technology to deal with the goaf were systematically summarized；the problems faced by the application of this technology in China was analyzed emphatically；the geological resource conditions of open pit coal mines at home and abroad were comparatively analyzed.The results show that blast casting-dragline stripping technology has achieved good application effect in China.In the next step，it is necessary to focus on optimizing the technology parameters to improve the production efficiency of the system.Similar to the characteristics of deposits mined by dragline stripping technology in foreign countries，the coal seams mined in open-pit coal mines in China are mostly over 25m thick，with the main coal seams mostly between 1～3 and the dip angle of the coal seams mostly below 10.The roof of the coal seam is mostly composed of medium hard rocks such as mudstone and sandstone，and the Proctor series of the roof rocks is mostly between 1～4.A considerable number of open-pit coal mines in China have favorable conditions for applying the throwing blasting shovel dumping technology a considerable number of domestic open-pit mines have favorable conditions for the application of blast casting-dragline stripping technology.This technology，especially the blast casting，has broad application prospects in China.

Key words ：open pit coal mine；blast casting；dragline；stripping technology；application prospect

0 引 言

拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝利用拋擲爆破可將部分巖石直接拋擲至露天礦采空區(qū)，省去剝離環(huán)節(jié)，利用拉斗鏟可完成剩余爆破破碎巖石的采掘、運輸與排棄3項作業(yè)，該工藝可顯著提高露天煤礦的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，因此，在國外露天煤礦廣泛應(yīng)用[1]。國內(nèi)外學(xué)者針對拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝進行了大量研究，取得了豐碩的成果。在拋擲爆破方面，KANCHIBOTLA經(jīng)過對垂直孔和傾斜孔的試驗研究，認為采用傾斜炮孔可以提高炸藥能量的有效利用，提高破碎效果和有效拋擲率，增加拋擲距離，使臺階更加穩(wěn)定，并能減少鉆孔費用[2]；高蔭桐等選取不同的裝藥結(jié)構(gòu)與爆破參數(shù)進行爆破試驗，研究了拋擲距離與最小抵抗線的關(guān)系[3]；楊年華等分析了拋擲爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)，論述了預(yù)裂爆破對降低拋擲爆破振動的作用[4]；梁冰等進行了拋擲爆破動載作用下內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定性試驗，分析了拋擲爆破對內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律[5]；黃永輝等運用巖體塑性拉伸損傷理論，揭示了巖塊拋擲速率傳播規(guī)律[6]；李祥龍等利用相似模型試驗和數(shù)值模擬，分析了延期時間對高臺階拋擲爆破效果的影響[7]；梁瑞等建立了巖體宏細觀缺陷耦合的節(jié)理拉壓損傷本構(gòu)模型，利用數(shù)值模擬分析了拋擲爆破振動波三軸合成速率峰值 - 位移分布特征、拋擲運動軌跡等[8]；MA等推導(dǎo)了拋擲爆破振動效應(yīng)對邊坡穩(wěn)定的影響公式，研究了預(yù)裂爆破降振效應(yīng)[9]；周偉等建立了有效拋擲率離散模型和拋擲速度反演模型，通過掃描爆破前后倒堆臺階，對露天煤礦拋擲爆破有效拋擲率進行了預(yù)測[10]；劉希亮等完善了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測拋擲爆破有效拋擲率的建模流程，建立了基于遺傳算法優(yōu)化的支持向量機模型，用于預(yù)測拋擲爆破有效拋擲率[11]；丁小華等運用非線性理論分析拋擲爆破效果的主要影響因子，以影響因子和樣本作為預(yù)測的基礎(chǔ)，運用聚類分析、回歸分析、線型插值等方法預(yù)測爆堆形態(tài)、有效拋擲率和爆堆松散系數(shù)[12]。在拉斗鏟倒堆工藝方面，KOMLJENOVIC等提出了拉斗鏟司機績效量化的方法，構(gòu)建了拉斗鏟作業(yè)效率與電力消耗的關(guān)系模型[13]；DEMIREL統(tǒng)計了2臺拉斗鏟在不同巖性條件下的工作效率，分析了巖性對拉斗鏟生產(chǎn)效率的影響，從而構(gòu)建了拉斗鏟生產(chǎn)效率估算模型[14]；MOHAMMADI等統(tǒng)計分析了拉斗鏟作業(yè)循環(huán)時間，揭示了拉斗鏟作業(yè)循環(huán)時間與挖掘深度等之間的關(guān)系[15]。國內(nèi)學(xué)者的研究多集中在拉斗鏟選型、作業(yè)方式、倒堆臺階參數(shù)優(yōu)化等方面。如尚濤等推導(dǎo)出了拉斗鏟倒堆工藝回采煤量的計算公式，提出利用拉斗鏟可覆蓋面積與回采煤量作為系統(tǒng)可靠性的評價指標(biāo)[16]；張瑞新等利用地基極限承載力理論，計算了拉斗鏟作業(yè)平臺承載力，確定了拉斗鏟作業(yè)平臺的安全合理參數(shù)[17]；白潤才等以拉斗鏟作業(yè)工作量最大為原則，優(yōu)化了采掘帶寬度，建立了采掘帶寬度與工作總時間的函數(shù)關(guān)系[18]；孫健東等構(gòu)建了拉斗鏟倒堆工藝流量流向優(yōu)化模型，通過規(guī)劃剝離物的分布狀態(tài)、優(yōu)化倒堆次序和路徑，提高了拉斗鏟生產(chǎn)效率[19]；肖雙雙等分析了剝離費用與拋擲爆破臺階參數(shù)之間的關(guān)系，提出了拋擲爆破臺階參數(shù)的約束條件，從而構(gòu)建了臺階參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型[20]。國內(nèi)外學(xué)者主要研究了拋擲速度和拋擲堆積規(guī)律，揭示了拋擲爆破機理，提出了拋擲爆破參數(shù)的計算方法，分析了有效拋擲率的影響因素，提出了爆堆形態(tài)統(tǒng)計預(yù)測、爆破振動控制等方法；分析了拉斗鏟設(shè)備故障、拉斗鏟生產(chǎn)效率影響因素，提出了倒堆剝離臺階參數(shù)優(yōu)化方法，為改善拋擲爆破效果、提高拉斗鏟生產(chǎn)效率提供了理論基礎(chǔ)。但上述研究多偏于理論研究，對拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀缺少分析總結(jié)。為完善拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝，進一步推動該工藝在國內(nèi)露天煤礦的推廣應(yīng)用，文中分析了拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的發(fā)展歷程，闡述了該工藝在國內(nèi)露天煤礦的應(yīng)用現(xiàn)狀，總結(jié)了該工藝在國內(nèi)應(yīng)用面臨的問題，對比分析了該工藝在國內(nèi)露天煤礦的應(yīng)用前景。

1 拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝發(fā)展歷程

1.1 拋擲爆破技術(shù)發(fā)展歷程20世紀60年代初，國外露天煤礦嘗試使用了拋擲爆破剝離技術(shù)，但由于應(yīng)用效果不理想，該技術(shù)并沒有得到進一步的推廣應(yīng)用。直到20世紀80年代初，美國、澳大利亞等國家的露天煤礦為解決生產(chǎn)剝采比大、生產(chǎn)成本高、煤價低廉的問題，先后試驗了多種方法，最終發(fā)現(xiàn)拋擲爆破可以直接將30%以上的巖石拋擲到露天礦采空區(qū)，省去了后續(xù)剝離作業(yè)，能夠大幅降低生產(chǎn)成本[21 - 22]。拋擲爆破還可以減少采裝、運輸、排土環(huán)節(jié)設(shè)備數(shù)量，提高露天礦的經(jīng)濟合理剝采比，從而擴大經(jīng)濟合理的開采范圍。因此，國外露天煤礦在單一水平煤層、多煤層、傾斜煤層等多種條件下試驗此技術(shù)，逐漸形成了拋擲爆破拉斗鏟、拋擲爆破推土機等多種工藝[23]。目前，國外露天煤礦在拋擲爆破剝離技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗，國外露天礦拋擲爆破主要使用銨油和重銨油炸藥，拋擲爆破的炸藥單耗一般在0.6～0.70 kg/m3，通常不大于0.77 kg/m3[24 - 25]。

1.2 拉斗鏟倒堆工藝發(fā)展歷程20世紀60年代前，美國開采賦存簡單的東部和中西部煤炭資源大量采用拉斗鏟倒堆工藝剝離覆蓋物，期間的倒堆工藝系統(tǒng)較為簡單。20世紀60年代以后，由于資源條件的變化，拉斗鏟倒堆工藝逐步應(yīng)用于復(fù)合煤層的開采，形成了復(fù)雜的倒堆工藝系統(tǒng)。國內(nèi)在20世紀90年代末開始研究拉斗鏟倒堆工藝系統(tǒng)，并在2007年黑岱溝露天煤礦成功應(yīng)用。拉斗鏟可以將煤層上部剝離物直接倒堆到露天煤礦內(nèi)排土場，與間斷工藝相比，拉斗鏟倒堆工藝是一種典型的合并式工藝，能夠省去裝載和卡車運輸環(huán)節(jié)，拉斗鏟與拋擲爆破結(jié)合能夠顯著提升礦山的生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本。因此，該工藝在國外的露天煤礦得到了廣泛應(yīng)用。目前，全世界有260臺以上斗容大于30 m3的拉斗鏟在露天煤礦投入使用。

2 國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 黑岱溝露天煤礦拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝

2.1.1 礦山概況黑岱溝露天煤礦煤層上部巖土層厚度平均105 m，表土層厚度平均49 m，巖層厚度平均56 m。主采煤層為太原組頂部的6號煤層，煤層厚度平均28.8 m，傾角小于10°。黑岱溝露天煤礦采用水平推進，移動坑線經(jīng)端幫運輸?shù)缆穬?nèi)排的開拓開采方式。2003年該礦擴能改造，設(shè)計6號煤層上覆45 m厚的巖石采用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝剝離，2007年3月實現(xiàn)了國內(nèi)露天煤礦的首次拋擲爆破并取得成功，2007年11月引進的拉斗鏟正式開始作業(yè)。目前，黑岱溝露天煤礦采用包括拉斗鏟倒堆工藝在內(nèi)的綜合開采工藝，如圖1所示。

2.1.2 倒堆工藝開采程序為了降低拋擲爆破及拉斗鏟倒堆對6號煤層開采的影響，黑岱溝露天煤礦的運煤系統(tǒng)使用中部溝的運煤方式，之字形布置。中部溝把工作幫劃分成2個半?yún)^(qū)，為控制一次爆破量，每個半?yún)^(qū)又劃成2個區(qū)域，共有穿孔拋擲區(qū)、倒堆區(qū)、煤層穿爆區(qū)和采煤區(qū)4個區(qū)域，如圖2所示。

沿工作線方向上，4個區(qū)域進行追蹤式開采，步驟如下。

1）首先任選一個靠近中部溝的區(qū)域，如中部溝右側(cè)區(qū)域作為穿孔拋擲區(qū)，如圖3（a）所示，在該區(qū)域進行穿孔、裝藥、連線、拋擲爆破作業(yè)。

2）穿孔拋擲區(qū)實施拋擲爆破后變?yōu)榈苟褏^(qū)，穿孔拋擲區(qū)移至右半?yún)^(qū)靠近端幫側(cè)，如圖3（b）所示。在倒堆區(qū)，首先利用單斗挖掘機、推土機進行平整、降段作業(yè)，準(zhǔn)備拉斗鏟作業(yè)平臺；然后，利用拉斗鏟將剝離物倒堆排棄至露天礦內(nèi)排土場，揭露出煤層。3）穿孔拋擲區(qū)移至中部溝左側(cè)，原穿孔拋擲區(qū)變?yōu)榈苟褏^(qū)，倒堆區(qū)變?yōu)槊簩哟┍瑓^(qū)，如圖3（c）?所示。在煤層穿爆區(qū)，對煤層進行穿孔、松動爆破。

4）穿孔拋擲區(qū)移至左側(cè)端幫側(cè)，原穿孔拋擲區(qū)變?yōu)榈苟褏^(qū)，倒堆區(qū)變?yōu)槊簩哟┍瑓^(qū)，煤層穿爆區(qū)變?yōu)椴擅簠^(qū)，如圖3（d）所示。在采煤區(qū)，根據(jù)煤層厚度將煤層劃分為3個臺階，并在煤臺階上設(shè)置斜坡道，采出的煤層經(jīng)斜坡道、中部溝和斜出入溝運至地表。

5）穿孔拋擲區(qū)又移至中部溝右側(cè)，原穿孔拋擲區(qū)變?yōu)榈苟褏^(qū)，倒堆區(qū)變?yōu)槊簩哟┍瑓^(qū)，煤層穿?爆區(qū)變?yōu)椴擅簠^(qū)，采煤區(qū)變?yōu)椴煽諈^(qū)，如圖3（e）所示，圖3（f）、圖3（g）、圖3（h）為下一循環(huán)作業(yè)過程。

綜上，一個半?yún)^(qū)進行拉斗鏟倒堆剝離，另外一個半?yún)^(qū)進行煤層開采，同時可以進行拋擲爆破的鉆孔、裝藥工作，2個半?yún)^(qū)交替推進。實際生產(chǎn)中，2個半?yún)^(qū)相互影響較大，2個半?yún)^(qū)錯開一個采掘帶寬度，以降低拋擲爆破對采煤作業(yè)的影響。工作線推進方向上，某個區(qū)域先后進行拋擲爆破、準(zhǔn)備拉斗鏟作業(yè)平臺、拉斗鏟倒堆作業(yè)、煤層穿爆、煤層開采等工藝環(huán)節(jié)，實現(xiàn)覆蓋層剝離及煤層回采。

2.1.3 拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的實施涉及爆區(qū)測量、拋擲爆破設(shè)計、拋擲爆破施工、準(zhǔn)備拉斗鏟作業(yè)平臺、拉斗鏟倒堆作業(yè)、煤層穿爆、煤層開采7個環(huán)節(jié)。1）爆區(qū)測量。用激光掃描儀和GPS測量儀測量臺階坡面、上部平盤，建立臺階三維模型，以控制前排孔底盤抵抗線和孔深，如圖4所示。

2）拋擲爆破設(shè)計。根據(jù)爆區(qū)內(nèi)巖體物理力學(xué)性質(zhì)等，設(shè)計孔距、排拒、裝藥結(jié)構(gòu)、連線等，編制拋擲爆破設(shè)計方案，如圖5所示。

3）拋擲爆破施工。①使用GPS測量儀進行鉆孔位置高精度定位，之后采用可調(diào)節(jié)角度的鉆機按設(shè)計的穿孔方向、角度以及孔深等數(shù)據(jù)進行鉆孔；②利用炸藥混裝車進行裝藥；③使用高精度非電雷管等連線；④根據(jù)警戒要求做好警戒工作，起爆；⑤拋擲爆破后利用三維激光掃描儀掃描爆堆，統(tǒng)計計算爆堆松散系數(shù)、有效拋擲率等指標(biāo)。

4）準(zhǔn)備拉斗鏟作業(yè)平臺。包括推土機平整爆堆、單斗挖掘機降段、推土機平整作業(yè)平臺等過程，如圖6所示。

5）拉斗鏟倒堆作業(yè)。拉斗鏟通過行走線路進入工作面進行倒堆剝離作業(yè)，將剝離物倒堆至內(nèi)排土場，揭露煤層，如圖6（d）所示。

6）煤層穿爆。對煤層進行鉆孔、裝藥、連線，實施松動爆破。

7）煤層開采。把爆破破碎后的煤層分3個臺階，采用端工作面的作業(yè)方式開采。上部煤臺階追蹤煤層穿孔爆破臺階開采，下部煤臺階追蹤上部煤臺階開采。

2.2 哈爾烏素露天煤礦拋擲爆破處理采空區(qū)

2.2.1 礦山概況哈爾烏素露天煤礦表土層平均厚度40 m，巖層平均厚度100 m，5號煤層平均厚度1.39 m，5號煤層距6上煤層平均12.24 m，6號煤層為近水平或緩傾斜賦存，平均厚度20～30 m，采用的工藝系統(tǒng)如圖7所示。

2.2.2 拋擲爆破技術(shù)處理采空區(qū)哈爾烏素露天煤礦開采境界內(nèi)存在小煤窯遺留的采空區(qū)，大型生產(chǎn)設(shè)備在采空區(qū)上部臺階上行走、作業(yè)時可能引起采空區(qū)上部巖石坍塌、設(shè)備掉入采空區(qū)等安全事故，給露天煤礦生產(chǎn)帶來重大安全隱患。為了安全高效地度過采空區(qū)，哈爾烏素露天煤礦采用拋擲爆破技術(shù)處理采空區(qū)，取得了良好的效果。其施工過程如下 [27 - 28] 。

1）利用物探、鉆探等手段確定采空區(qū)的位置，根據(jù)采空區(qū)位置確定拋擲爆破爆區(qū)范圍。2）巖石臺階并段形成35 m左右的高臺階，煤?臺階并段開采，創(chuàng)造拋擲爆破條件，如圖8（a）所示。

3）鉆孔、裝藥、連線、起爆，形成爆堆。其中，采空區(qū)位置鉆垂直孔，采空區(qū)鉆孔在孔底部加木制間隔器，并根據(jù)拋擲爆破設(shè)計欠深進行充填，裝藥結(jié)構(gòu)如圖9所示。

連線方式采用排間微差逐孔起爆方式，主控排延期時間為9 ms，雁行列孔與孔之間延期時間為100，150，200 ms，孔內(nèi)延期時間為600 ms，如圖10所示，拋擲爆破后的爆堆如圖8（b）所示。

4）利用推土機降段、平整爆堆，為單斗挖掘機準(zhǔn)備工作面，如圖8（c）所示。

5）單斗卡車工藝剝離煤層頂板以上爆堆。將煤層上部爆堆分為上下2個分臺階，在拋擲爆破爆區(qū)靠近端幫側(cè)布置連接內(nèi)排土場最下臺階和爆堆下分臺階坡頂?shù)膬?nèi)排土橋。首先剝離上分臺階，剝離物由單斗挖掘機裝載至卡車，由卡車經(jīng)內(nèi)排土橋運輸至內(nèi)排土場排棄，如圖8（d）所示。

6）上分臺階剝離完成后，降低內(nèi)排土橋，使之連接內(nèi)排土場最下臺階坡頂和爆堆下分臺階坡底，剝離下分臺階，如圖8（e）所示。

完成煤層頂板以上爆堆剝離，如圖8（f）所示。

7）

反鏟倒堆壓煤三角區(qū)剝離物，如圖8（g）所示。

8）對煤層進行松動爆破，分2個臺階回采煤層，如圖8（h）所示。實踐證明，拋擲爆破后采空區(qū)被破碎巖石填塞 [27] ，保證了采掘設(shè)備作業(yè)安全，如圖11所示。此外，采用拋擲爆破可以縮短剝離物運輸距離，減少單斗卡車剝離量，降低剝離成本。

3 國內(nèi)應(yīng)用面臨的問題

拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝在黑岱溝露天煤礦得到了成功應(yīng)用，哈爾烏素露天煤礦也采用拋擲爆破技術(shù)成功處理了采空區(qū)，取得了良好的效果。但拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝在國內(nèi)并沒有大量應(yīng)用，與生產(chǎn)技術(shù)相關(guān)的主要原因有以下幾點?[28] 。

1）拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝要求的爆破質(zhì)量較高，爆破施工較為復(fù)雜。拋擲爆破可能產(chǎn)生較強的爆破振動，造成嚴重的爆破后沖，影響邊坡穩(wěn)定及作業(yè)安全。2）拉斗鏟倒堆工藝條件下，采煤臺階追蹤拉斗鏟倒堆臺階推進，拉斗鏟倒堆作業(yè)嚴重制約采煤作業(yè)。3）拉斗鏟倒堆工藝系統(tǒng)的可靠性波動較大，影響因素眾多，嚴重影響拉斗鏟自身的生產(chǎn)效率。4）拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝要求各環(huán)節(jié)有效銜接，大幅提升了生產(chǎn)設(shè)計、施工管理的難度。為了解決以上問題，需要根據(jù)拉斗鏟作業(yè)方式、作業(yè)程序，構(gòu)建拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計理論體系，深入優(yōu)化拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)。

4 應(yīng)用前景

4.1 國外應(yīng)用條件分析

國外采用拉斗鏟倒堆剝離的露天煤礦（煤田）礦床賦存特征見表1。

從表1可以看出，國外采用拉斗鏟的露天煤礦煤層厚度一般在26.0 m以下，煤層傾角一般在5°以下；覆蓋層一般比較薄，在15.0～121.9 m，多在55.0 m以下，且覆蓋層多為砂巖、粉砂巖等中硬以下巖石。

4.2 國內(nèi)應(yīng)用前景分析國內(nèi)已經(jīng)及將要開發(fā)的露天煤礦煤層賦存條件見表2。

從表2可以看出，國內(nèi)露天煤礦開采的煤層厚度較大，多在25 m以上，主采煤層數(shù)多在1～3，煤層傾角多在10°以下，為近水平、緩傾斜煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡單；覆蓋層厚度較大，多在100 m以上，且多為泥巖、砂巖等中硬以下巖石，巖石普氏系數(shù)多在1～4。與國外采用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝剝離的露天煤礦相比，國內(nèi)露天煤礦的煤層厚度較大，巖性相似，大部分近水平、緩傾斜賦存的煤層，具備應(yīng)用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的有利條件；但由于國內(nèi)露天煤礦的覆蓋層偏厚，導(dǎo)致國內(nèi)露天煤礦僅能在煤層上覆部分巖石采用該工藝。綜合考慮拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢，拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝，尤其是拋擲爆破技術(shù)在中國露天煤礦具有廣闊的應(yīng)用前景。

5 結(jié) 論1）拋擲爆破可以直接將30%以上的巖石拋擲到露天礦采空區(qū)，省去了后續(xù)剝離作業(yè)；拉斗鏟可以將煤層上部剝離物直接倒堆到露天煤礦內(nèi)排土場，省去裝載、卡車運輸環(huán)節(jié)。拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝可以減少露天煤礦的設(shè)備數(shù)量，提升露天煤礦的生產(chǎn)能力，降低剝離費用，具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢。2）國內(nèi)黑岱溝露天煤礦成功應(yīng)用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝剝離煤層上覆45 m左右的巖石；哈爾烏素露天煤礦采用拋擲爆破技術(shù)成功處理了采空區(qū)，均取得了良好的效果，積累了豐富的爆破參數(shù)、倒堆工藝參數(shù)設(shè)計以及開采程序優(yōu)化的經(jīng)驗。3）拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝爆破施工復(fù)雜，追蹤式作業(yè)制約采煤生產(chǎn)強度，系統(tǒng)可靠性不高，設(shè)計、施工、管理難度大。構(gòu)建拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計理論體系，優(yōu)化拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)，是進一步提高該工藝系統(tǒng)生產(chǎn)效率，拓展該工藝系統(tǒng)推廣應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。4）與國外采用拉斗鏟剝離的礦床特征類似，國內(nèi)露天煤礦開采的煤層厚度多在25 m以上，主采煤層數(shù)多在1～3，煤層傾角多在10°以下，煤層頂板多為泥巖、砂巖等中硬以下巖石，巖石普氏系數(shù)多在1～4，國內(nèi)相當(dāng)多的露天煤礦具備應(yīng)用拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝的有利條件，拋擲爆破拉斗鏟倒堆工藝，尤其是拋擲爆破剝離技術(shù)在國內(nèi)露天煤礦具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻（References）：

[1] ??馬力，徐甜新，李克民，等.露天煤礦拋擲爆破技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].煤炭工程，2022，54（9）：134- 141. ?MA Li，XU Tianxin，LI Kemin，et al.Research status and

development trend of blast casting ?technology in open-pit coal mine[J].Coal Engineering，2022，54（9）：134 - 141.

[2] KANCHIBOTLA S S，SCOTT A.Application of baby deck initiation to reduce coal damage during cast blasting[J].International Journal of Surface Mining，Reclamation and Environment，2000，14（1）：75 - 85. [3]

高蔭桐，龔敏，譚權(quán)，等.定向爆破拋擲距離與最小抵抗線關(guān)系研究[J].爆破，2004，21（3）：1 - 4，20. ?GAO Yintong，GONG Min，TAN Quan，et al.Relationship between casting distance and burden in directional blasting[J].Blasting，2004，21（3）：1 - 4，20. [4]

楊年華，張志毅，王平亮，等.大規(guī)模深孔拋擲爆破振動衰減實測與研究[C]//劉殿書.中國爆破新技術(shù).北京：冶金工業(yè)出版社，2008：721 - 726. ?YANG Nianhua，ZHANG Zhiyi，WANG Pingliang，et al.Monitoring and studying of large-scale deep hole toss blasting vibration attenuation[C]//LIU Dianshu.New Blasting Technology in China.Beijing：Metallurgical Industry Press，2008：721 - 726. [5]

梁冰，孫維吉，楊冬鵬，等.拋擲爆破對內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定性影響的試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2009，28（4）：710 - 715. ?LIANG Bing，SUN Weiji，YANG Dongpeng，et al.Experimental study of influence of cast blasting on inner dump slope stability[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2009，28（4）：710 - 715. [6]

黃永輝，劉殿書，李勝林，等.高臺階拋擲爆破速度規(guī)律的數(shù)值模擬[J].爆炸與沖擊，2014，34（4）：495 -500. ?HUANG Yonghui，LIU Dianshu，LI Shenglin，et al.Numerical simulation on pin-point blasting of sloping surface[J].Explosion and Shock Waves，2014，34（4）：495 - 500. [7]

李祥龍，駱浩浩，胡輝，等.延期時間對高臺階拋擲爆破效果的影響[J].北京理工大學(xué)學(xué)報，2018，38（6）：579 - 584. ?LI Xianglong，LUO Haohao，HU Hui，et al.High bench cast-blasting effects influenced by delay time[J].Transactions of Beijing Institute of Technology，2018，38（6）：579 - 584. [8]

梁瑞，周文海，余建平，等.沖擊載荷作用下巖體拉 - 壓損傷破壞的邊坡拋擲爆破模擬[J].高壓物理學(xué)報，2019，33（1）：1 - 10. ?LIANG Rui，ZHOU Wenhai，YU Jianping，et al.Numerical simulation of rock tension-compression fracture caused by impact load during slope casting blast[J].Chinese Journal of High Pressure Physics，2019，33（1）：1 - 10. [9]

MA L，LI K M，XIAO S S，et al.Research on effects of blast casting vibration and vibration absorption of presplitting blasting in open cast mine[J].Shock and Vibration，2016，2016：1 - 9. [10]

周偉，才慶祥，李克民.露天煤礦拋擲爆破有效拋擲率預(yù)測模型[J].采礦與安全工程學(xué)報，2011，28（4）：614 - 617. ?ZHOU Wei，CAI Qingxiang，LI Kemin.Prediction mode of effective stripping ratio of casting blast in open pit[J].Journal of Mining & Safety Engineering，2011，28（4）：614 - 617. [11]

劉希亮，趙學(xué)勝，陸鋒，等.基于GA-SVM的露天礦拋擲爆破拋擲率預(yù)測[J].煤炭學(xué)報，2012，37（12）：1999 - 2005. ?LIU Xiliang，ZHAO Xuesheng，LU Feng，et al.A GA-SVM based model for throwing rate prediction in the open-pit cast blasting[J].Journal of China Coal Society，2012，37（12）：1999 - 2005. [12]

丁小華，李克民，狐為民，等.基于非線性理論的拋擲爆破爆堆形態(tài)預(yù)測[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，41（5）：764 - 769. ?DING Xiaohua，LI Kemin，HU Weimin，et al.Prediction of optimum muck pile casting shape during blasting：A nonlinear theory[J].Journal of China University of Mining & Technology，2012，41（5）：764 - 769. [13]

KOMLJENOVIC D，BOGUNOVIC D，KECOJEVIC V.Dragline operator performance indicator[J].International Journal of Mining，Reclamation and Environment，2010，24（1）：34 - 43. [14]

DEMIREL N.Effects of the rock mass parameters on the dragline excavation performance[J].Journal of Mining Science，2011，47（4）：441 - 449. [15]

MOHAMMADI M，RAI P，SINGH U，et al.Investigation of cycle time segments of dragline operation in surface coal mine：A statistical approach[J].Geotechnical and Geological Engineering，2016，88（1）：1 - 10. [16]

尚濤，周偉，才慶祥，等.厚覆蓋層拉斗鏟倒堆工藝下采煤系統(tǒng)穩(wěn)定性[J].采礦與安全工程學(xué)報，2010，27（2）：175 - 178. ?SHANG Tao，ZHOU Wei，CAI Qingxiang，et al.Stability of coal mining system under dragline stripping technology with thick overburden[J].Journal of Mining & Safety Engineering，2010，27（2）：175 - 178. [17]

張瑞新，王忠強，吳多晉，等.露天煤礦拉斗鏟作業(yè)臺階安全穩(wěn)定性分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（6）：1 - 5. ?ZHANG Ruixin，WANG Zhongqiang，WU Duojin，et al.Analysis on bench safety and stability of dragline operation in surface coal mine[J].Coal Science and Technology，2010，38（6）：1 - 5. [18]

白潤才，孫磊，吳東海，等.拉鏟倒堆工藝采掘帶寬度優(yōu)化研究[J].金屬礦山，2014，43（12）：49 - 52. ?BAI Runcai，SUN Lei，WU Donghai，et al.Optimization of the cut width in dragline stripping system[J].Metal Mine，2014，43（12）：49 - 52. [19]

孫健東，張瑞新，武海龍，等.露天礦拉斗鏟倒堆工藝作業(yè)方式與參數(shù)優(yōu)化[J].煤炭學(xué)報，2018，43（5）：1312 - 1321. ?SUN Jiandong，ZHANG Ruixin，WU Hailong，et al.Operation method and parameters optimization of dragline overcast stripping technology in surface mine[J].Journal of China Coal Society，2018，43（5）：1312 - 1321. [20]

肖雙雙，馬力，丁小華.基于多目標(biāo)規(guī)劃的拋擲爆破臺階參數(shù)優(yōu)化[J].煤炭學(xué)報，2018，43（9）：2422 - 2431.

XIAO Shuangshuang，MA Li，DING Xiaohua.Optimization on bench parameters of casting blast based on multi-objective programming[J].Journal of China Coal Society，2018，43（9）：2422 - 2431. [21]

孫健東，陳需，周宇，等.基于無人機傾斜攝影的拋擲爆破爆堆形態(tài)測量方法[J].煤炭工程，2021，53（2）：99 - 105. ?SUN Jiandong，CHEN Xu，ZHOU Yu，et al.Method for mapping cast blasting stockpile morphology based on drone oblique photography[J].Coal Engineering，2021，53（2）：99 - 105. [22]

胡存虎，徐鐘馗，宋卓陽.露天煤礦拋擲爆破單斗 - 卡車工藝應(yīng)用[J].煤炭工程，2020，52（8）：38 - 43. ?HU Cunhu，XU Zhongkui，SONG Zhuoyang.Application prospects of throwing and blasting single bucket-truck technology[J].Coal Engineering，2020，52（8）：38 - 43. [23]

趙紅澤，王宇新，李淋，等.基于集成評價體系的拋擲爆破效果評價[J].中國礦業(yè)，2020，29（1）：114 - 119. ?ZHAO Hongze，WANG Yuxin，LI Lin，et al.Evaluation of casting blast effect based effect based on integrated evaluation system[J].China Mining Magazine，2020，29（1）：114 - 119. [24]

溫廷新，陳曉宇，邵良杉，等.參數(shù)優(yōu)化GA-ELM 模型在露天煤礦拋擲爆破的預(yù)測[J].煤炭學(xué)報，2017，42（3）：630 - 638. ?WEN Tingxin，CHEN Xiaoyu，SHAO Liangshan，et al.Prediction on parameters optimized GA-ELM model for cast blasting in open-pit mine[J].Journal of China Coal Society，2017，42（3）：630 - 638. [25]

SARI M，GHASEMI E，ATAEI M.Stochastic modeling approach for the evaluation of backbreak due to blasting operations in open pit mines[J].Rock Mechanics and Rock Engineering，2014，47（2）：771 - 783.

[26]?XIAO S S，DONG G W，WANG H S.Dynamic capacity balance between the stripping and mining of dragline stripping system[J].International Journal of Coal Science & Technology，2020，7（2）：380 - 387. [27]

姚建華，李波.露天礦高臺階拋擲爆破時采空區(qū)的處理[J].露天采礦技術(shù)，2009（6）：7 - 9. ?YAO Jianhua，LI Bo.Treatment of goaf during high-bench throwing blasting in open-pit mines[J].Opencast Mining Technology，2009（6）：7 - 9. [28]

肖雙雙.拋擲爆破 - 拉斗鏟倒堆工藝參數(shù)優(yōu)化理論研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2016. ?XIAO Shuangshuang.Research on optimization theories of parameters in blast casting-dragline stripping technology[D].Xuzhou：China University of Mining and Technology，2016.

（責(zé)任編輯：劉潔）