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1、第二章 矿山开采开采工艺规范化爆破管理第二章 矿山开采四、矿山开采工艺基建形成平台的矿山，履带式潜孔钻直接穿孔。未形成平台的地方，须清除表面杂丛，表土太厚的，须挖出表土运走后用小型潜孔钻（KQD100B）穿孔。采用非电毫秒微差爆破。挖机装车，矿车运输至破碎站卸矿平台。露天开采的工艺过程一般为：穿孔、爆破、铲装、运输与排岩，各工序相互衔接、相互影响、相互制约，构成了露天开采的最基本的生产周期。以下分别对各工艺中的主要问题进行介绍：穿孔作业穿孔作业是露天开采的第一道生产工序，其作业内容是采用穿孔设备在计划开采的台阶区域内进行穿凿炮孔，为其后的爆破工作提供装药空间。穿孔工作质量的好坏直接影响着爆破工

2、序的生产效率与爆破质量，在整个露天开采工程中，穿孔作业的成本占矿石开采总成本的1015。到目前为止，露天矿生产中广泛使用的穿孔方式有两种：热力破碎穿孔与机械破碎穿孔，但现在普遍用于露天矿穿孔方法是机械破碎穿孔；常用的设备主要有：潜孔钻、牙轮钻与凿岩台车，其中牙轮钻运用最广，潜孔钻次之，凿岩台车只在某些特定的条件下使用。露天矿钻孔设备的选择主要取决于开采矿岩的可凿性、开采规模要求以及设计的炮孔直径。表1-1中主要介绍目前广泛使用的钻机的钻孔原理、可穿凿直径及适用条件。表1-1 主要钻机及其相应特性一览表钻孔种类钻孔直径/mm用途钻孔原理一般最大最小牙轮钻机250-310380-44590-100

3、大中型矿山中硬至坚硬的岩石液压机械破碎潜孔钻105-250508-76265-80中小型矿山中硬以上的岩石冲击式机械破碎凿岩台车56-76100-14038-42小型矿山的主要穿孔作业或大型露天矿山的辅助作业冲击式机械破碎爆破作业爆破是露天开采的又一道重要工序，通过爆破作业，将整体矿岩进行破碎及松动，形成一定形状的爆堆，为后续的采装作业提供工作条件。因此，爆破工作质量、爆破效果的好坏，直接影响着后续采装作业的生产效率与采装作业成本。在露天开采的总成本中，爆破大约占1520。露天开采对爆破的基本要求（1）适当的爆破贮备量，以满足挖掘机连续作业的要求，一般要求每次爆破的矿岩量应满足挖掘机5-10昼

4、夜的采装需要。（2）有合理的矿岩块度，以提高后续工序的作业效率，使开采总成本最低。总体说来，爆破后的块度应小于挖掘机设备铲斗所允许的最大块度和粗碎机入口的最大块度。（3）爆堆形态好，前冲量小；无上翻，无根底；爆堆集中且有一定的松散度，以利于提高铲斗设备的作业效率；在复杂的矿体中不破坏矿层层位，以利于选别开采。（4）无爆破危害，由爆破所产生的地震、飞石、噪音等危害均应控制在允许范围之内，同时应尽量控制爆破带来的后冲、后裂和侧裂现象。 在整个开采过程中，需要根据不同时期的生产要求和爆破规模采用不同的爆破方式。露天开采过程中的爆破作业可分为以下三种：基建时期的剥离大爆破、生产期台阶正常采掘爆破与各台

5、阶水平生产终了期的台阶靠帮（或并段）控制爆破。基建剥离大爆破大爆破的设计原则及要求如下：（1）经济合理性原则。在保证良好的爆破效果的前提下，尽量减少基建投资与工程量，加快基建工程的建设速度，降低爆破成本。（2）爆破设计要求。根据矿山基建期与生产期的整体要求，结合矿床的地形地条件质科学合理的确定大爆破的各项参数和爆破范围，尽量方便施工，不给于后续工程留下隐患。（3）爆破质量要求。爆堆的形状及分布应符合要求，降低大块率，减少边缘欠挖量，爆破后形成的场地要平整。（4）爆破安全要求。在工业场地、重要建筑物或重要设施附近进行大爆破时，必须保证周围环境的安全，在采场边帮附近进行大爆破时，必须保证采场边帮的

6、稳定。生产台阶正常采掘爆破露天台阶正常采掘爆破是在每一台阶分区依次进行的。对于每一爆破区域，当穿孔作业完成炮孔的穿凿后，爆破工序即开始。首先，由爆破设计人员依据穿孔工序所生成的实测布孔图进行爆破设计与计算；设计的内容主要有炸药类型及单耗的选取，炮孔装药结构的设计，每孔装药量与总炸药消耗量的计算，起爆网络及起爆方式设计。然后爆破人员依据爆破方案进行炮孔装药并实施爆破。（1）台阶正常采掘爆破数参及爆破设计露天台阶爆破通常采用多排空间隔起爆方式。图1-1为某矿山一工作面的炮孔示意图，图中爆孔的底盘抵抗线、炮孔规格、布孔方式、起爆顺序及装药结构等都是影响爆破爆破效果和爆破质量的重要因素，因此也是爆破设

7、计所需要确定的重要参数。1）炮孔底盘抵抗线炮孔底盘抵抗线即炮孔中心线至台阶坡底线的最小距离，是影响台阶爆破质量的一个重要因素，其值设置过小，则造成被爆破的岩体过于粉碎，同时产生的爆堆前冲也很大；设置过大时，爆破后容易形成根底与大块。在台阶爆破的优化设计中，存在一最佳底盘抵抗线。实际爆破设计中，设计炮孔的底盘抵抗线通常是根据经验公式选取。计算公式为： 式中 WP底盘抵抗线，米； D炮孔直径，米。为了保证钻机穿孔作业的安全，第一排孔的孔位距台阶边沿应留有一定的距离，称其为沿边距，因此，第一排孔的底盘抵抗线取值应满足： 式中 H台阶高度，米； 台阶坡面角，； 炮孔的倾角，； C前排孔中心至台阶坡顶线

8、的安全距离，一般为2-3米。图1-1 工作面炮孔示意图2）布孔方式与布孔参数当前露天开采中广泛用的布孔方式有：a排间直列布孔，即是矩形布孔；b排间错列布孔，即是梅花形或三角形布孔。3）炮孔规格与超深炮孔直径取决于所选用的钻机类型，现代采矿的发展趋势为大孔径爆破，采用大型装载与破碎设备，以提高矿山的开采强度与生产效率，节省生产成本。炮孔超深是指炮孔超过台阶底盘的垂直深度，其作用在于降低装药结构中心高度以克服台阶底盘的阻力。设计中超深的取值存在一定合理的范围，当超深过小或不超深，则爆破后容易产生根底，若超深过大，则不仅降低了延米爆破量指标，同时还增加了爆破震动强度，严重地破坏爆破后台阶底盘的平整。

9、爆破设计中，应参照底盘抵抗线或孔距的大小来选取超深，一般情况下的经验计算公式为：h=（0.150.35)WP 或 h=(812)D 4)装药量与装药结构台阶爆破时，没一炮孔的装药量大小与欲爆岩石的坚固性、岩体中节理及裂隙的发育状况、爆破条件、自由面状态、爆破作用指数、炮孔所负担崩落的矿石（或岩石）量以及所选用的炸药单耗有关。炸药单耗是露天爆破作业的一项重要经济技术指标。炸药单耗过小会减少炮孔的装药量，虽然降低了爆破作业的成本，但却使爆破质量降低，从而导致后续工艺-采装、运输、粗破碎费用增加。表1-2 单位炸药消耗量参考值岩石坚硬系数f881010141418单耗（kg/m3)0.450.45-

10、0.50.5-0.650.65-1.0这是在普遍情况下给出的单耗参考值，实际上，石灰石矿山的炸药单耗一般控制在0.3以下，不然成本会大大增加。装药量与炸药单耗、孔网参数以及装药结构相关。单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量 式中 单位岩石炸药消耗量； 孔距m； 台阶高度； 底盘抵抗线m。多排孔爆破时，从第二排孔起，各排的每孔装药量 前面各排炮孔的矿岩阻力作用的增加系数，=1.11.5，采用逐孔起爆时，取最小值K=1.1用以上公式计算出装药量以后，还需要用每孔最大装药来进行验算， 式中 G每孔最大装药量，kg； g每米炮孔可能的装药量，kg/m； L炮孔长度，m； L1堵塞长度，m。 式

11、中 装药密度，kg/m3；设计中，Q必须小于等于G，如果Q值过大，那么就要缩小布置的孔网参数。炮孔装药结构在露天台阶深孔爆破中，比较常见的装药方式有连续柱状装药和分段柱状装药。填塞长度对爆破效果影响很大，其过短时容易造成破碎岩块的飞散，甚至发生冲泡或出现根底，而填塞过长时，容易在孔口位置形成大块或伞岩.当采用连续装药时，填塞的长度可依据以下经验公式计算：L=(1632)D 分段装药结构一般运用于下列情况：1）当设计计算出的炮孔装药量较小，远远小于炮孔最大可能的装药量时，为了使炸药在炮孔内比较平均分布，采用分段装药结构，以取得较好的爆破效果。2）当采用大孔径深孔爆破时，若计算出填塞长度超过6m，

12、通常采用分段装药结构。3）当生产台阶推进到最终开采境界，需要进行靠帮并段时，多采用分段装药结构。起爆方式与起爆网络露天台阶爆破多采用多排孔爆破。根据各排孔间距被引爆时间上的异同，其起爆方式可分为两种：多排孔齐发爆破与多排孔微差爆破。目前，国内的露天矿山多采用多排孔微差爆破。在微差爆破中，由于炮孔间的起爆时间和起爆顺序不同，可形成各种各样的起爆网络，不同起爆网络所产生的爆破效果不相同。排间微差起爆，特点是将平行于台阶坡顶线布置的炮孔按行顺序起爆。该方案的优点是起爆时前排推力大，能克服较大的地盘抵抗线，爆破崩落线明显；缺点是后冲及爆破地震效应较大，爆破过程中岩块碰撞挤压较少，爆堆平坦。为了避免地震

13、效应过大，可将同排起爆炮孔再分成数段起爆。为了避免后冲过大，可将前一排的两侧边孔与后一排的炮孔同段起爆。斜线起爆。其中采用方形布孔时，便于钻孔、装药与填塞的机械作业；同时，斜线起爆又提高了炮孔的邻近系数，利于改善爆破质量。并且由于起爆的分段多，每分段的装药量小儿分散，因而爆破的地震效应也大大降低。爆堆集中，提高了铲装作业效率。靠帮台阶的控制爆破当台阶水平推进到设计的最终边帮位置，通过靠帮或并段过渡为露天采场的固定边帮。台阶靠帮时常常采用并段措施提高露天采场的最终边帮角，使之达到稳定边坡所允许的最大值。在生产台阶向最终边帮过渡时，由于这一过渡生产过程的爆破地点与最终边帮相邻，若采用正常生产爆破的

14、组织与设计，其爆破的地震效应应将会给最终边帮的稳定性带来严重的影响。因此，这里需要采用预裂爆破、缓冲爆破与光面爆破等控制爆破手段，来避免或减少台阶靠帮或并段对最终边帮稳定性的危害。采装与运输采装采装作业是利用装载机械将矿岩从较软弱的矿岩实体或经过爆破破碎后的爆堆中挖取，装入某种运输工具内或直接卸至某一卸载点。采装工作是露天矿整个生产过程的中心环节，其工艺过程和生产能力在很大程度上决定着露天矿的开采方式、技术面貌、矿床的开采强度和矿山开采的总体经济效果。目前，使用最广泛的的采装设备是单斗挖掘机，其适应性强、铲斗下铲准确，动作敏捷、能可靠的铲取矿岩，但工作时候噪音大。提高挖掘机生产能力的途径：1）

15、结合矿山的设计生产能力，合理地选择挖掘机的类型与技术规格。将采装设备和运输设备进行合理的配套使用，充分发挥其生产效率。2）优化爆破设计，改善爆破质量，以提高挖掘机采装效率与满斗系数。3）通过技术培训，提高挖掘机操作人员的工作水平和熟练程度，以提高挖掘机的工作效率和生产能力。4）合理选择挖掘机的采装方式与运输设备的供车方式，以缩短挖掘机工作循环时间。运输在露天矿中，运输作业的成本占矿石开采总成本的40-50。运输作业的劳动量约占矿石开采总劳动量的一半以上。露天矿可采用的运输方式有自卸式汽车运输，铁路运输，胶带运输机运输，斜坡箕斗提升运输以及各种方式组合的联合运输方式。目前，国内石灰石矿山采用的运

16、输方式主要有汽车运输和汽车胶带运输。汽车运输载重量大、爬坡能力强、机动灵活、缩短基建时间。但运距收到限制，天气影响较大，初期投入、后期汽车维护所需费用较大。汽车与胶带联合运输胶带运输能力大，运营费用低，爬坡能力强，运营安全可靠。与汽车联合使用，增强了其开拓方式的灵活性，深部采用汽车运输，充分利用汽车运输的有点，提高矿山的生产效率。减低矿山生产运输成本。但胶带运输要求矿石达到一定的粒度。同时存在两种运输方式，工艺较复杂，并需要安设转载设施，需要在转载前对矿石进行初次破碎。胶带的磨损严重，维修费用较高。排土工作排土工作是露天矿主要生产过程之一。合理的选择拍图场位置和组织排土作业，不仅关系着采装、运

17、输的生产能力和经济效果，同时还涉及到对农村生产的影响问题。因此，露天矿排土工作摆阔排土场位置和排土方法的选择。排土场的基本要求1)、尽量采用内部堆场，有条件的可论证二次转排的技术经济合理性，采用内部临时排土场。2)、不占良田，少占耕地，避免迁移村庄，有利于被征用的土地的复垦。3)、场地地形横坡一般宜在24以内，要求地质较好，无大量不良地质现象，水质比较简单。4)、尽可能靠近露天采场，并在剥离区重点一侧，以缩短剥离物运距。场地标高宜稍低于对应的剥离阶段标高，使重车下运。5)、排土场场地应位于工业场地，居住区等设施的最小风侧和生活水源的下游。6)、一般不在工业场地，居住区，交通干道，主要输电和通讯

18、线路，水坝，大片良田的上方布置排土场。7)、有用矿物或腐植土等临时排土场要便于回收装运。8)、有利于设置酸性水，泥石流的处理和防护设施。排土场设计要素地基坡度排土场的地基坡度决定于所选择场地的地形状况。在同一场地内，甚至在同一横断面上，地基坡度往往是变化的，不是固定的。地基坡度对排土场的稳定性关系很大，排土场的地基坡度宜在24以内，当地基坡度大于26时，必须进行必要的稳点性验证，并采取相应的措施，以保证排土场的整体稳定性，这种地基坡度下的高阶段排土场，更应特别慎重。平台宽度多阶段排土场工作平台最小底宽，取决于上一阶段的高度，运排机械和运输线路布置等条件。阶段高度阶段高度是指阶段眉线至坡低间的垂

19、直高度，各阶段高度的和为总高度，决定排土场的阶段高度的主要高度的主要依据是剥离物的物理力学性质，排弃机械化方式，排弃场基底承压能力和地区气候特征，表1-2所列值是在排土场基地稳定，生产管理正常和一般气候条件下，各类剥离物在不同运输方式时排弃高度的参考值。表1-3排土场阶段高度参考值剥离物类别排土场阶段高度(m)铁路运输汽车运输推土机转排排土犁排弃挖掘机转排坚硬块石混合岩土松散硬质粘土松散软质粘土沙质土40-5030-4015-2012-156-1220-3015-2010-1510-127-1040-5030-4015-2012-1510-1520025015075最小曲线半径（m)45251

20、5表2-3矿用运输公路技术等级公路等级矿山规模及公路类别运输量（万吨/年）行车密度（辆/小时）设计行车速度（公里/小时）大型露天矿固定干线13009040中型露天矿固定干线2401300259030一般中小型露天矿固定干线及支线。大型露天矿支线2402520表2-4 线路最大允许纵坡线路等级最大允许坡度（）6810表2-5 竖曲线最小半径曲线类型公路等级凹形（m)250200100凸形（m)750500250 矿山规范化开采要求矿山规范化开采主要依据采掘进度计划来执行，编制采掘是露天矿设计的一项重要工作。编制露天矿采掘进度计划的总目标，是确定一个技术上可行的、能够使矿床开采的总体经济效益达到最

21、大的、贯穿于整个矿山的开采寿命期的矿岩采剥顺序。在技术上可行，是指采掘进度计划必须满足一系列技术上的约束条件，主要包括：1）在每一个计划期内为选厂提供较为稳定的矿石量和入选品位。2）在每一计划期的矿岩采剥量应与可利用的采剥设备的生产能力相适应。3）在各个台阶水平的推进必须满足正常生产要求的时空发展关系，即最小工作平盘宽度、安全平台宽度、工作台阶的超前关系、采场延深与台阶水平推进的随度关系等。根据每一计划期的时间长度和计划总时间跨度，露天矿采掘计划可分为长远计划、短期计划和日常计划。长远计划一般为一年，计划总时间跨度为整个矿山的开采寿命。是确定矿山基建规模、不同时期的设备、人力和物资需求、财务收

22、支和设备添置与更新等的基本依据，也是对矿山项目进行可行性评价的重要资料。其基本确定了矿山整体生产目标和开采顺序，并且为制定短期计划提供指导。短期计划一般为一个季度或几个月，其时间跨度一般为一年。短期计划需要考虑的除前面所述之外，还要考虑到设备位置与移动，短期配矿，运输通道等更为具体的约束条件。日常计划一般指月、周、日采掘计划，是短期计划的实现。 目前在我们矿山，有长远计划和短期计划，但没有进行书面形式做出来，大家脑袋中都有这么一个概念，因为矿山实行外包，对日常计划这一项几乎为空白，开采都是随性而为，大体上照着要求的方向进行，所以形成了采装工作面混乱，采掘带不规则等现象。六、矿山爆破管理（矿山爆

23、破管理规程、具体管理办法等）依据西南水泥原料矿山管理规定，矿山必须严格遵守国标GB672286爆破安全规程进行爆破设计和施工。须采用中深孔多排微差挤压爆破方式，不断总结经验，优化参数力求获得最佳效果。管理办法为：审查爆破设计或说明书各参数是否符合设计院的设计，检查钻孔的孔、排距、倾角、深度是否符合要求，检查装药过程、爆破信号、警戒（根据个别飞散物对人员的安全距离确定）等是否满足要求等。严禁对大块进行二次爆破，光线不足、大雾或雷雨严禁进行爆破作业，特殊地段须进行控制爆破作业。矿山爆破安全管理制度为加强采区爆破工作的安全管理，保障设备和作业人员的安全，促进采剥工作的顺利发展，防止发生爆破事故，根据

24、民用爆炸物品安全管理条例和爆破安全规程的相关规定，结合实际情况，特制定本制度：(一)、总则：1、严格执行民用爆炸物品安全管理条例和爆破安全规程；2、各种爆破作业必须使用符合国家标准和部颁标准的爆破器材；3、进行爆破作业，必须设有爆破负责人、爆破组长、爆破员、安全员和爆破器材负责人；4、凡从事爆破作业的人员，必须经过专门的爆破作业培训，考试合格并持有爆破作业证，方可从事爆破作业； 5、爆破员要按照爆破指令单和爆破设计说明书进行爆破作业，严格遵守爆破作业安全规程；6、爆破前要对爆区周围的自然条件和环境状况进行调查，了解危及安全环境的不利因素，采取必要的安全防范措施；7、露天爆破应在规定的时间内进行

25、；8、不准酒后施爆，不准为不具备使用条件的个人承担爆破作业；9、爆破施工中必须执行“一炮三检”的制度，即(装药前检查、装药后检查、爆破后检查)；10、天气条件恶劣无法保证安全爆破时，禁止进行爆破作业；11、进行爆破作业的人员必须佩戴安全帽；12、 严格遵守火工品领退制度，领退及使用要有记录，保证火工材料不丢失或挪作它用；在使用过程中，要轻拿轻放，不准敲击、掷滚、摔落和挤压。13、火工品必须由具有爆破员作业证的专业人员领用、清退并签字，他人不得擅自领用、清退代签，保证爆破物品“无丢失、无外流、无别用”。14、运输到现场的炸药与雷管不能一起存放，必须保证炸药、雷管相隔20米，并由专人保管。 (二)

26、、钻孔、装药和堵塞： 1、严格按照确定的孔网参数进行钻孔，以保证爆破安全及质量； 2、装药工作必须遵循下列规定：（1）装药前应对炮孔进行检查、清理和验收；（2）必须按设计药量装药，爆破时，禁止超过规定的装药高度；（3）装起爆药包、起爆药柱时，严禁投掷和冲击；起爆药包装入孔内时，必须一手拉着导爆管脚线，轻轻地将药包送入孔内；（4）深孔装药出现堵塞时，在未装入雷管、起爆药柱等敏感爆破器材前，可采用不产生火花的工具处理；（木质或竹制的炮棍进行处理为宜）（5）若发现起爆药包（含雷管）没装到位被药柱埋住而不能轻微提起时，禁止拔出或硬拉导爆管，应按处理盲炮的有关规定处理或者对该炮孔减少装药量，而对其周边爆孔适量加大装药量等方法处理。（6）遇有硝铵炸药结块时，纸装管药用手轻揉，袋装的散药应用木制锤、棒轻轻打碎后方准使用，受潮严重结块时禁止