华润水泥（南宁）有限公司 广西南宁 530043
摘要：随着数码雷管技术水平和生产工艺的不断发展、提高，数码电子雷管的生产、使用成本大大降低，在石灰石矿山爆破工程推广应用成为了可能。以石灰石露天矿山深孔台阶爆破应用为例，通过对比数码电子雷管与高精度导爆管雷管的应用效果，从安全性、爆破效果和经济效益等方面分析、比对两者优劣。工程实践表明，在石灰石露天矿山台阶爆破作业中使用数码电子雷管更为安全、可靠、简便，在降低炸药单耗的同时可以改善爆破效果，降低石灰石矿生产的综合成本，具有明显的技术优势和经济效益优势。
关键词：数码电子雷管；石灰岩矿山；台阶爆破；起爆网络；
0 引言
爆破作业是石灰石露天矿山生产过程中至关重要的环节，爆破效果的好坏直接影响到矿山生产作业过程中的铲装、运输和破碎等后续工序的工作效率和生产成本，进而影响到矿山的综合成本和经济效益。华润水泥（南宁）有限公司水泥用灰岩露天矿以往的爆破作业采用奥瑞凯公司研发的高精度导爆管雷管组成孔外毫秒微差逐孔起爆网路，实现大规模深孔台阶微差爆破，在爆破矿岩块度、爆堆松散度、爆破振动及飞石控制等方面取得了较好的效果。但因导爆管雷管的延期时间是固定设定的，在爆破地质条件和爆破环境变化时不能有效的根据爆破现场条件进行灵活调整爆破网络延期时间，限制了爆破参数优化的空间。数码电子雷管采用电子控制模块将基础雷管与微电子芯片控制线路结合实现起爆过程控制，集密码控制、延时动态设定、精确延时、专用起爆、起爆信息存储、区域限制、GPS定位等多功能于一身，具有安全、精确、可靠、高效等突出优势。为更好的改善矿山生产效益，华润水泥（南宁）有限公司曾在2012年进行了数码电子雷管在石灰石露天矿爆破的应用试验，并取得了良好的效果，但受当时的数码电子雷管的生产和使用成本过高限制而未大规模推广应用。近年来，随着数码雷管技术水平和生产工艺的不断发展、提高，数码电子雷管的生产、使用成本大大降低，在石灰石矿山爆破工程推广应用的条件成熟。
1 矿山概况
华润水泥（南宁）有限公司董必山——狗头山矿区水泥用石灰岩露天矿位于南宁市西乡塘区双定镇，是华润水泥（南宁）有限公司2*5000t/d水泥熟料新型干法生产线的石灰石原料矿山。该矿区面积0.7km2，储量1.5亿吨。矿区出露矿层为上泥盆统（D3）中厚层石灰岩，矿岩均未风化蚀变，矿石坚硬性脆，平行层面平均抗压强度为72.1MPa，垂直层面平均抗压强度为75.4MPa。矿层及底板围岩稳固，但矿层内节理、裂隙及岩溶较为发育，矿床开采地质条件相对复杂。
矿山采用露天台阶式开采方式自上而下分层开采，采用爆破——液压挖掘机铲装——汽车公路运输开采工艺，年生产规模约530万吨，是南宁市规模最大的石灰石露天矿。为满足矿山生产需要，矿山采用多排中深孔台阶微差爆破工艺实施减弱抛掷爆破，爆破台阶高度为14m，炮孔直径为152mm，炮孔深度17m，单孔装药约190kg，单次爆破装药量约10t，单次爆破规模约2.6万方，通过采用奥瑞凯公司的高精度导爆管雷管组成孔外毫秒微差起爆网路实现逐孔毫秒微差爆破，爆破最大单响药量为190kg。
该矿区爆破作业环境相对复杂，矿区东南面430m有一居民区，南面山脚60m外为公路及居民用电输电线，100m为矿山工业场区，工业场区内有破碎车间、配电房、检修车间、油品库及办公楼等生产、生活附属设施，西侧为石灰岩山体，西北方向750m为矿山附属的大型民爆物品储存库，矿区四周山脚50m外为农田，矿区的周边环境对爆破施工中的安全、 环保要求较高（见图1）。
图1 矿山周边环境图
2 数码电子雷管及其起爆系统的优势
本次采用广西金建华民用爆破器材有限公司生产的数码电子雷管及其数码电子雷管起爆系统。该型号的数码雷管采用第三代工业雷管电子控制芯片，具有双线制双向无极性组网通信、GPS定位、远程通信等功能，在生产过程中可实现“三码”绑定块，实现电子雷管销售、流通和爆破监管全过程动态生命周期的实时监控。雷管延期时间可以在爆破现场根据需要在0～20000ms内任意设置，延期时间误差≤1%，精确性高。基础雷管为采用新型GTX起爆药装药的高安全型基础雷管，在不影响点火情况下有效保护药头，增强抗震动、抗静电、防杂散电流等能力，具有较高的安全性。 数码电子雷管起爆系统由数码电子雷管网络、电子雷管终端连接器和智能起爆控制器组成，数码电子雷管网络采用并联组网方式，通过起爆控制器和电子雷管终端连接器，可实现数码电子雷管快速在线检测、组网通信、定位、密码验证等精确、安全、可靠的起爆过程控制。与矿山之前使用的澳瑞凯高精度导爆管雷管及导爆管起爆网络相比，数码电子雷管及其起爆系统在提高了精确性、可靠性、安全性的同时，大大简化了电子雷管组网起爆时的操作复杂程度，提高了爆破工作效率。
3 工程应用实例
为了更好的从爆破效果和经济效益方面对比数码电子雷管和高精度导爆管雷管的优劣性，在综合矿山爆破资料统计、爆破经验和矿区各采场的现场条件后，分别在相同采区用高精度导爆管雷管和数码电子雷管进行4组规模相当的爆破比对试验。4组对比试验方案的爆破台阶高度均为14m，采用三排三角形倾斜钻孔方式，炮孔倾角75°，超深2.5m，采用现场混装铵油炸药车进行连续装药，爆破组网采用后倾斜线式毫秒微差逐孔起爆方式。四组对比试验方案分别采用不同的爆破网孔和炸药单耗进行爆破试验，通过观测、对比爆堆松散度、块度分布、铲装效率、爆破工作效率、爆破材料消耗等来评价两者的间的优劣势。比对试验方案及起爆网路示意图分别见下表1、图2。
4 效果对比分析及经济比较
4.1爆堆松散度及块度分布统计、分析
矿山采用单斗液压挖掘机铲装原矿，通过45t运矿汽车运输至破碎站进行破碎。爆堆的形状（松散度）及粒度分布对铲装和破碎工序的生产效率和工矿消耗影响极大，一般要求爆堆位移、翻动充分，塌落线明显、爆堆无超高及后冲，堆形规整、松散完全，块度均匀，块度大于80cm的矿岩比例应小于2%。经过实验，4组实验方案均取得较良好的爆破效果，单纯靠肉眼观察、评估无法区分、判断判定数码电子雷管和高精度导爆管雷管的优劣势。为直观对比，本试验采用液压挖掘机铲装效率、计算机图像处理技术的测试分析法以及破碎台时产量等指标来判定数码电子雷管和高精度导爆管雷管在爆堆松散度及块度指标的优劣。爆堆块度分布对比及铲装、破碎效率对比见下表2及表3。
通过以上数据分析表明，使用数码电子雷管可根据爆区地质地形条件及网孔参数灵活调整延期时间组合实现精准延期爆破，增强岩块相互碰撞作用，改善爆堆形状、松散度和爆破矿岩块度分布。在网孔参数和炸药单耗不变的情况下，使用数码电子雷管的爆区的爆堆松散度和块度均匀度得到了改善，块度分布在０～4０ｃｍ 的矿岩增加 6.3％ ，40～8０ｃｍ的矿岩降低5．34％ ，8０ｃｍ 以上大块率降低超过 1％以上，铲装效率和破碎机的台时产量效率分别提高了16.8％和3.6％；在网孔参数不变，降低炸药单耗0.015kg/m3的情况下，仍能取得与使用高精度导爆管雷管组网起爆方式相同的爆破效果。实践表明，使用数码电子雷管及其起爆系统可提高矿山的生产效率和经济效益。
4.2 爆破成本对比分析
数码电子雷管组网采用双线双向无极性脚线搭接卡扣与爆破母线连接，与高精度导爆管雷管组网方式相比，减少了孔外延期雷管，爆破组网效率提高了30%，爆破作业消耗的雷管数量减少了1/3，降低了爆破雷管消耗成本。根据2016年的统计数据，2016年矿山使用的高精度导爆管雷管约18000发，其中孔内雷管约12000发，使用成本约为29.5元/发；孔外延期雷管约为6000发，使用成本约为22.5元/发；而目前的数码电子雷管的使用成本仅为26.5元/发。据此计算，全年可节省的雷管消耗成本为：22.5×6000+（29.5-26.5）×12000=171000元。
根据以上四组试验表明，使用数码电子雷管可根据爆区地质地形条件灵活调整延期时间组合实现精准延期爆破从而达到改善爆破效果的目的，在保证爆破效果满足生产需求的前提下，可降低炸药单耗0.015kg/m3，如按8300元/t的炸药成本计算，全年可节省炸药成本244389元。
因此，相对于高精度导爆管雷管，采用数码电子雷管在爆破成本上具有明显的直接经济效益优势。
5 结论
通过华润水泥（南宁）有限公司石灰岩露天矿的中深孔台阶爆破工程实践，验证了数码电子雷管及其起爆系统具有技术先进、安全可靠、爆破效果好、作业效率高、爆破成本低等优越性，对数码电子雷管在石灰岩露天矿山深孔台阶爆破的推广应用有一定指导和参考意义。
参考文献
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作者简介：
周富隆(1987-)，男，毕业于广西大学矿物资源工程专业，从事露天矿山生产技术管理工作，现任华润水泥（南宁）有限公司矿山部工程师，E-mail：zhoufl@crcement.com ，电话:15977486743。
通讯地址：广西南宁市西乡塘区双定镇致富路108号，华润水泥（南宁）有限公司，邮编：530043
论文作者:周富隆
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/20
标签：雷管论文; 数码论文; 电子论文; 矿山论文; 华润论文; 成本论文; 南宁论文; 《基层建设》2017年第32期论文;