浅析露天矿岩分离爆破采矿技术

于新业/中煤龙化哈尔滨矿业有限公司

浅析露天矿岩分离爆破采矿技术

于新业/中煤龙化哈尔滨矿业有限公司

近年来，我国采矿业得以较快的发展，采矿技术也有所提高。在利用常规爆破技术进行采矿时，常常会导致矿石和岩石混杂在一起，所以提出了露天矿岩分离爆破采矿技术，其是利用等时线法来对爆破中的岩石移动方向进行分析，从而对炮孔起爆时序、及合理的延时时间等进行确定，而其所使用的爆破雷管为数码电子雷管，这对于岩石爆破时移动方向的控制及矿岩分堆效果的实现起到了极为重要的作用。文中对矿岩分离的基础原理进行了分析，并进一步对矿岩分离技术在工程中的应用进行了具体的阐述。

矿岩分离；爆破技术；等时线；数码电子雷管；应用

长期以来在露天爆破采矿中，多采用松动爆破技术，这样在爆区内矿岩整体则会向一个方向推动，从而导致矿石和岩石混合在一起，不能有效的进行分离。这种情况在矿石和岩石的过渡区则表现更为明显，所以这种办法不利于矿石品位的提升，同时也给资源带来了较大的浪费。而矿岩分离爆破采矿技术的出现有效的解决了这个问题，其充分的利用药包在爆破中产生的推动力，从而将矿石和岩石按照设计的方向推离开来。利用矿岩分离爆破技术，应用数码电子雷管，其可以在矿石和岩石的过渡区域进行分层爆破，其是先将上部岩石向前推动后，再对过渡区下部的岩石中的药包进行起爆，从而将楔入到岩石中的那部分矿石能够有效的抛掷出来，不仅实现了矿石和岩石的有效分离，而且对提高装载运输效率及矿石回采率都起到了极好的作用，对于过渡区内矿石品位的提高具有积极意义。但对于矿石和岩石呈现复杂分布的情况下，这种矿岩分离爆破作业采矿技术则不适用，只有在矿石和岩石分布较为清晰的情况下，才可以应用电子雷管，利用等时线分析来对矿岩爆破移动的方向进行控制，实现矿石和岩石的分离。

一、矿岩分离的基本原理

1.瞬间自由面控制岩石移动方向。炮孔周围岩石的运动方向主要受自由面影响，自由面的存在是工程爆破矿岩所必须具备的条件。最小抵抗线方向是岩石运动速度最高、爆破作用最集中的方向，是爆破的主导方向。毫秒延时爆破的特点在于单孔单响、逐孔起爆，先期起爆的药包在周围岩石中已造成了某种程度的破坏，形成了一定宽度的裂隙和附加自由面，对后起爆的炮孔来说，相当于增加了新的自由面，即瞬间自由面。后起爆炮孔的最小抵抗线和爆破作用方向都受瞬间自由面的影响而改变。因此，通过控制炮孔起爆时序，改变起爆过程中爆破区域内的瞬间自由面的变化，就可以实现岩石运动方向的控制，从而实现矿石和岩石的分离。毫秒延时爆破过程中，瞬间自由面的形成受爆区内同时起爆的炮孔内药包影响，因此根据爆破延时时间的变化趋势（即等时线），就可以大致勾勒出瞬间自由面在不同时刻的形态。通过分析炮孔位置与瞬间自由面的相对位置，就可以对炮孔相邻区域内岩石的移动方向做出判断。单凭手工来分析等时线是很困难的，在爆破工程实践的过程中，借鉴计算机等值线图绘制方法开发的等时线辅助分析软件，并成功地嵌入北方邦杰科技发展公司开发的EBtronic-Plus设计软件中。利用该软件可以实现爆破网路的快捷设计，判断爆区岩石移动方向。指导爆破方案设计。

2.矿岩分离爆破设计的方法。EBtronicPlus是与隆芯1号数码电子雷管相匹配的、目前技术领先的爆破辅助设计软件，其主要功能包括爆破网路图绘制、雷管的延时时间设置、设备数据交互、等时线生成、判断运动方向及爆破起爆时序演示等。利用等时线进行矿岩分离爆破设计的基本方法是通过修改炮孔间的延时。使得岩石区域和矿石区域内各自的炮孔起爆后，矿石、岩石分别向区域中心移动，分别聚堆，从而实现矿石和岩石的爆破分离。聚堆方向的选择需要根据现场实际临空面条件的不同而进行分别对待。

3.矿岩分离爆破对爆破器材的新要求。矿岩分离爆破技术对爆破器材提出了更高的要求。传统导爆管雷管固定的段别无法实现这么复杂的网路连接，国产导爆管雷管标称误差较大也无法满足设计、施工的需要。起爆时间上的误差会严重影响岩石的移动方向，特别是在出现窜炮或者盲炮后，爆后爆堆的形态将无法预料，不但不能实现预期目标，甚至有可能造成岩石和矿石混杂情况加重。电子雷管的延时精度更加准确，延时时间更加灵活。以目前国内领先的隆芯1号电子雷管为例，其延时误差不超过lms，可以在l～16000ms随意设置，极大地提高了爆破的可靠性和设计的灵活性。通过控制器与数码电子雷管之间的双向沟通，可以实现网路在线检测，保证了起爆网路的可靠性。

二、矿岩分离在工程中的实际应用

我国某铁矿厂在2010年利用数码电子雷管对矿区内的一处矿岩进行了生产爆破试验，试验是在矿区内一个特殊的工作面进行的，其是在两个铁矿层中间夹有一条岩石带，如果按照通常的情况来进行爆破，那么矿石和岩石则会充分的混合在一起，不能有效的对其进行分离，因此选用了矿岩分离爆破技术。参照爆破分堆方向选择的原则，将该爆破区域内的工作面分为四个部分，分别是A、B、C、D。A区为待爆区域的前方，爆破时使其向前松动；而后三个部分则向自己的区域中心松动隆起。而由于B、D间岩石呈狭长的带状区域分布，对其可以进行原地松动。而且具体设计时，则可以先将区域中心松动隆起的区域作为爆破的起始点，然后再根据具体情况来对孔间和排间延时进行合理设计，同时还要对爆破方案进行不断的修改，确保其移动方向都能够按照事先设计的要求进行。爆破完成后，有效的将岩石和矿石区域分割开来，确保了装载的工作效率，爆破取得了预期的效果。但在爆破时还要注意一点，在后部起隆爆破时，会带来较强的振动，对于岩石条件较好情况下时，不会给后部边坡带来破坏，但对于爆破地层较为松软的情况，则要采用预裂爆破，这样在振动过大时可以有效的减轻由此给边坡带来的损坏。

三、结束语

我国利用矿岩爆破分离技术在实践中的应用还处于起步阶段，还需要对关键技术进行深入的研究，并在实践中不断积累经验。在爆破中为了更好的实现对岩石移动的方向的控制，则需要利用等时线来进行分析，利用毫秒延时爆破中瞬间自由面的形成来有效的实现矿石和岩石的分别堆放。对炮孔起爆时序与合理的延时时间可以借助爆破辅助设计软件来实现对岩石运动方向的控制，确保矿岩分离爆破技术能够在应用中顺利实施，从而有效的推动我国矿岩分离爆破技术的发展。

[1]张乐，颜景龙，李风国，等.隆芯1号数码电子雷管在露天采矿中的应用[J].工程爆破，2010.16（4）：

[2]弓启祥.矿岩坚韧矿床开采的爆破技术研究.中国石油和化工标准与质量. 2012-05-01.

[3]余铁钢.彭业宣.矿岩分离爆破技术在瓮福磷矿英坪矿段开采中的应用. 采矿技术.2013-07-15.