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台阶爆破创新科技成果一、项目基本情况1.主要完成单位：x'x'x主要完成人：x'x'x2.所属技术领域：露天采矿技术二、项目背景与意义安全生产与创造利润是企业存在的基础，近年来，受国际国内经济低迷，煤炭行业整体产能过剩的影响，同时传统能源企业不同程度的受得了新能源的冲击，使得我国煤炭市场行情不断恶化，煤炭销售价格不断下滑，煤炭企业经营陷入了本世纪以来最严峻的危机时刻。神华集团得益于其产业链长、规模管理优势，在同行业中处于领先地位，但其内部煤炭板块利润急速下滑，部分老企业已陷入亏损状态，面对当前严峻形势，降本增效成为各二级单位经营管理的重点，哈尔乌素露天煤矿一直以来非常重视降本增效工作，将降低采矿成本与安全生产并重。露天台阶爆破作为露天采矿的首道工序，既是后续开采工艺的基础，也是成本大户，保证良好稳定的爆破质量和降低爆破成本是爆破工作攻关方向，为此哈尔乌素露天煤矿全体爆破从业人员积极提高自身理论素养，将最新爆破技术应用于台阶爆破实践，摸索出一套适合哈尔乌素露天煤矿采场的爆破技术方案，通过几年的研究、实践和再研究应用，爆破效果持续提高，爆破成本逐年下降，为全矿低成本、高效益生产奠定了基础。三、主要科技创新1.总体技术思路（300-100）在哈尔乌素露天矿山开采中，爆破作业成本每年2.3亿，比例占全矿采矿总成本的17%左右。而作为全矿主要变动、可控成本的火工品则是影响爆破作业成本最主要、最直接的因素，哈尔乌素露天煤矿穿爆队将班组内部核算作为成本管理和控制的有效载体。通过精心梳理爆破作业各个环节，找到可以节约成本的关键点，通过不断的方案选取、实验、总结、对比，找到最佳可行性方案。这些技术的创新通过现场实际操作证明是可行的，既保证了爆破质量，又大幅节约了爆破成本！2.关键技术与主要创新点（1200-200）（1）不耦合装药结构的技术改进（空气间隔器装药和煤层分段装药）经过爆破技术人员反复实验，在原有装药结构基础上进行改进，岩石台阶和煤台阶分别采用不同的轴向不耦合装药结构，在保证爆破工程质量的基础上炸药单耗明显降低。岩石台阶采用孔底下放空气间隔器的方法，空气间隔器在孔底打开后可形成一个80公分的气体柱，这样在装药时就可以少装80公分的炸药，而且改善了爆破效果，并有效减少爆破根底的出现。按现有装药技术，310mm孔径炮孔装药密度按60kg/m，铵油炸药按市场均价4000元/吨，310mm的空气间隔按市场均价70元/个计算，每个岩石炮孔就可以节省炸药48kg，节省人民币146元。煤台阶采用煤粉间隔装药，以孔径200mm，孔深17m的煤台阶炮孔为例，孔底装药4m，用煤粉充填5m，然后再装药3m，顶部充填5m，这样的装药结构不仅节约炸药，而且可有效降低爆破振动及噪音，而且提高了块度率，降低了粉煤比率，进一步提升了装车合格率。煤台阶按此装药结构，200mm孔径的炮孔装药密度按25kg/m计算，每个煤台阶炮孔就可以节省炸药50kg，节省人民币200元。（2）煤层爆破起爆药包技术改进煤层爆破以往起爆药包捆绑方式用导爆索捆绑，改进后采用胶布捆绑。导爆索的单价为每米2元，胶布的单价为每卷3元，绑一个起爆具需要一米导爆索，而一卷胶布可以绑15个起爆具。也就是说绑一个起爆具需要的胶布成本是导爆索成本的十分之一。此项革新项目，不仅节约了火工品成本，而且大大的提高了工作效率。每年节约成本70000元。（3）轰水法露天煤矿受雨季和地下水的影响，孔内积水相当普遍，绝大多数孔内积水深度小于3米，可以在孔底放置空气间隔器将水与炸药隔开，然后再装铵油炸药爆破；在水深大于3米少数水孔内，直接装乳化炸药进行爆破作业.但考虑成本因素（我矿使用的铵油炸药价格约每吨4000元，乳化炸药价格每吨约4500元），减少乳化炸药的使用量就是节约成本，爆破技术人员积极探索，寻求改进方法，最终确立了用2号岩石炸药做成轰水药包轰水的解决办法。首先确定药包炸药量，经过多次试验和理论分析，直径为310mm的深孔，水深7m及以下时使用一个药包，重量为4000g,水深7m到15m左右的，使用两个药包，重量为8000g，具体操作方法：首先将雷管插入药卷中，然后对2#岩石炸药做防水处理（可以使用无破损的塑料袋装2#岩石炸药），用绳子捆绑牢固，并在药包底部适当坠些重物以确保防水药包能顺利下至孔底，下放药包过程中动作要缓慢，防止防水层遭到破坏，下到孔底后应尽快起爆（防止有水渗入药包导致炸药失效）利用爆生气体把水冲出孔外，在药量控制合理时，爆炸法能一次排出孔内积水的90%以上。方法只可在孔径较大且孔壁比较稳定的情况下使用，孔壁比较破碎、地质条件复杂的地方应减少药量，防止炸塌孔壁，过分破碎的孔壁禁止使用此方法，如不可用轰水法解决孔内积水情况，可以使用乳化、铵油炸药混装法。使用前后单孔节约成本2100元。（4）乳化铵油炸药混装法当孔内水深较深且无法处理时常规方法就是装乳化炸药，乳化炸药密约1.05-1.35g/cm3(铵油炸药约0.8g/cm3),爆速高，威力大，由于密度较大，单孔装药量大，爆破时容易产生飞炮，为确保安全就得提高充填高度，造成上部岩石破碎情况不好，并且乳化炸药成本又高，综合考虑乳化炸药的使用量越少越好，经过多次试验我们采用水作为间隔段节省部分乳化炸药的方法，间隔段以下装乳化炸药，间隔段以上装铵油炸药。深孔爆破时此方法只可在孔内积水深度适度的情况下使用。使用前后单孔节约成本1670元。四、知识产权情况（150-50）尚未获得任何知识产权。五、与当前国内外同类技术比较（500-150）“深孔松动控制爆破”，是指采用深孔钻机成孔，一次起爆成千上万方岩石，爆破后的岩石松动而不飞散，能有效地控制飞石、振动效应和冲击波，确保爆区周围环境安全，爆破后的岩石适合机械挖、装、运作业。已在多种复杂环境条件下的石方爆破开挖工程中广泛应用，取得满意的爆破效果。间隔装药是在保证矿岩充分破碎的前提下,采用孔底空气间隔装药可有效降低爆破震动的峰值质点振速、降低大块率和减少根底。无孔底空气间隔装药和有孔底空气间隔装药的对比试验研究结果表明,孔底空气间隔装药能使爆破平均降震率达到10%～15%,大块降低率达30%以上。充分利用空气间隔爆破结构的优势，并在梯段爆破中满足以下两个条件：（1）在设计过程中要尽量使稀疏波及从孔底反射的稀疏波传播过程能在整个孔内每一断面都作用到，即稀疏波到达孔底的时间要比从堵头反射的压力波到达孔底要早；（2）反射压力波应该到达空气与爆生气体接触面的时间比从孔底反射的稀疏波到达空气与爆生气体接触面的时间要早。由此通过计算得到了在梯段爆破工程中合理的空气层长度比例值约为30％～42％。六、推广应用情况1.推广应用情况这几项技术改进已经在哈尔乌素露天煤矿穿爆队得到广泛应用，同时也有其它露天矿来参观学习，希望能结合本矿的特点选取应用。2.经济效益通过这四项措施，炸药单耗逐年降低，炸药使用量逐年减少，很大程度上节约了炸药成本，统计近三年炸药量使用成本情况，总计节约成本约5300万元。3.社会效益通过技术改进可以大量减少炸药的使用量，节约社会资源，提高炸药利用率，减少爆破有害效应（地震波、爆破飞散物、空气冲击波、有毒气体、爆破粉尘）的产生，并且在保护地质结构稳定性，保护环境，减少空气污染，保护作业人员健康方面有重大意义。