露天煤矿节能降耗中降低爆破成本的研

究

邓明

摘 要：对于露天矿山而言，开采过程中有很多问题需要解决，例如如何选择最

优采矿方法，实现安全采矿，降低采矿的成本，是露天煤矿开采过程中的一个

关键问题。由于露天采矿的能源消耗较大，因此必须要加强对采矿过程中的成

本控制。本文从节能降耗的角度对降低采矿过程中的爆破成本的方法进行分

析，旨在促进采矿行业的发展。

关键词：露天采矿 节能降耗 成本控制 爆破成本

：TD824 ：A ：1003-9082（2017）12-0-02

引言

随着经济社会快速发展，对能源的需求越来越大，对煤矿的开采工程量越来越

大。总体来讲，当前我国的煤矿资源储量丰富，但是开采效率不高，尤其是对

于一些露天煤矿而言，开采过程中有很多问题需要解决，例如开采过程中的安

全问题、技术问题、成本问题等。采矿企业对采矿安全管理的重视程度很高，

采矿过程中很注重做好规划与管理，选择最优的采矿工艺，减少采矿过程中的

安全事故率，提高采矿效率。但是由于采矿的成本消耗很大，属于高能耗行

业，所以成本支出也比较高，如何控制成本也是采矿企业必须要重视的问题。

就当前情况来看，有的煤矿企业对采矿成本的控制和重视程度不够高，所以在

采矿过程中能耗依旧比较高、成本消耗过大。在绿色节能理念发展指导下，露

天采矿过程中必须要对采矿决策进行优化，本着节能降耗的意识、理念，找到

最优的采矿工艺，对采矿过程中占比最大的爆破成本进行控制。

一、采矿中的爆破成本与节能降耗的关系

从当前我国采矿行业的发展来看，露天矿山工程开采过程中出现的成本消耗越

来越高，而且在生产过程中的安全系数升高，例如爆破危险、触电危险、起重

安全隐患等，越来越多的安全隐患导致煤矿生产过程中要不断改进技术、改善

设备，所以消耗的成本更高。露天煤矿开采过程中，选择何种采矿工艺，选择

何种机械，选择什么给药方式，都会对采矿过程中的环节产生影响。爆破是露

天矿山开采过程中的一个重要环节，必须要经过爆破才能为开采做好准备，爆

破过程中技术不规范可能导致爆破伤害，爆破之后工人进入工作面太早从而导

致中毒。与此同时，爆破过程中的成本消耗很高，对煤矿企业的经营效益带来

极大影响。近年来，节能降耗成为煤矿生产过程中的重要目标，也是知道煤矿

开采的依据，在露天采矿工作中逐渐的实施节能降耗，要从每一个环节着手，

爆破是最主要的能耗环节，对环境污染也比较严重，因此在实际工作中，必须

要结合节能降耗的相关理念，采取有效的节能、降耗措施，对爆破成本进行控

制。实际上，节能降耗与爆破成本之间的关系十分紧密，爆破成本指的是在爆

破过程中的所有成本支出，比如机械设备的使用和维修费用、给药数量和药物

类型、人员工资等，节能降耗是在爆破过程中采用新型技术对原材料用量进行

控制，减少环境污染的过程，是提高爆破水平，并且降低爆破成本，减少环境

污染的重要途径。露天采矿行业只有紧随社会的发展步伐，采用新技术，对爆

破方案进行优化，，做好节能降耗工作，才能真正实施露天采矿行业的可持续

发展。

二、影响露天采矿爆破成本的因素

采矿是一个系统性问题，露天采矿过程中影响采矿成本和采矿效率的因素有很

多，各种因素之间的联系十分紧密，如果将采矿过程中的各种因素孤立起来，

单纯地去研究某个问题，都是不完善的，不切实际的，因此对采矿过程进行优

化，就必须要进行系统性分析，如果单纯地依靠技术人员对整个采矿过程进行

分析，必然会出现很多遗漏，所以要对采矿过程中的成本消耗进行系统性分

析，提高采矿决策水平。例如在某一露天煤矿开采中，冬季相对寒冷干燥，一

般矿区土壤解凍的时间是4-5 月份，由于冬季气温寒冷，所以土壤的冰冻深度

较大，达1～2m，冻土的爆破是一个重点和难点，在冻土的剥离爆炸量控制

中，一般为50 万立方米，炸药的单位损耗基本控制在每立方米0.62kg 左右，

这只是理论计算的成果，从多年生产经验来看，在实际生产过程中，单位损耗

量基本在每立方米0.7kg 左右。因此，矿区的地质结构越复杂、地形越复杂、

矿区的缝隙发育和断层结构较多，都会导致爆破采矿的成本增加。

影响爆破成本的因素主要有以下几个方面：

1.技术问题

技术是影响爆破安全性与爆破成本的重要因素，提高爆破技术水平对于整个成

本的控制都有十分重要的作用，而且通过技术创新还能对采矿行业的发展起到

促进作用。在爆破技术研究中，主要是从爆破综合技术的研究着手。例如对炮

眼间的距离进行控制，形成炮眼抵抗线主要以岩体的综合特性和相关数据进行

分析，从而在爆破过程中可以根据设计情况分析炮眼钻眼的质量要求以及难

度。另外，爆破中的钻孔也是一个重要步骤，技术性要求较高。孔的深度、倾

斜度、钻孔精度等都是影响爆破成本的重要因素。尤其是在一些露天矿产开采

过程中，边坡环境质量直接影响了钻孔的难度。对土石方进行开挖的时候应该

要选择合理的台阶高度、炮孔倾斜度、超深。合理的台阶高度可以控制爆破成

本，提高提高铲装效率。倾斜孔的倾斜程度也是影响岩石破碎程度、爆堆的松

散度的因素，可以减少底盘抵抗线过大的影响，而且还能防止爆破过程中产生

的气体从前面的排药包顶部过早的泄露到大气中，减少环境污染。合理的超深

可以消除跟坎，但是超深过大会导致爆破过程中的炸药用量和机械设备的消耗

增加。

2.给药量

爆破过程中的重要材料是炸药，合理选择炸药，对炸药的用量进行合理控制是

提高爆破水平，减少爆破成本的重要途径。对炮眼里面进行装药的时候，对炸

药量进行控制要做到均匀分配炸药的整体数量，从而实现对整个爆破用药量的

控制。此外，在炮眼周边爆破处理过程中，要控制炸药的质量以及给药结构的

稳定性和合理性，采用导索爆的方式可以提高炸药的利用效率。在研究炸药对

成本的影响关系时，经常考虑的一个概念是炸药单耗，炸药单耗对于爆破成本

的影响十分大，在实践过程中，炸药单耗往往会因为地质条件不同而不同，即

时是同一个工程中的不同区域也会有差别，地质结构成为影响炸药单耗的主要

因素。炸药单耗的增加会降低采矿爆破过程中的大块率，但是也会增加爆破的

总成本。但如果炸药单耗较低，则在爆破的过程中出现较高的大块率，还需要

进行二次破碎，也会带来成本费用增加，而且还会影响铲装效率。所以从经济

角度来讲这是不合理的。必须要在实践过程中不断摸索，找到最合适的炸药单

耗。在实际爆破施工过程中往往有一些棘手的情况，比如某露天矿场的表层良

好，属于硬度较高的石块，但是这部分石块中的钻孔因为填塞不能装药，影响

了石块的爆破水平，大块率太高。endprint

3.安全和环境问题

采矿的安全与采矿成本之间有很大关系，出现安全事故会导致采矿工程被耽

误，提高成本消耗，尤其是在爆破工程中，爆破安全性影响了煤矿的发展，严

重的时候如果带来人身伤亡，还会导致更大的损失。另外，采矿带来的环境污

染也与成本有紧密联系。环境污染严重是露天矿产爆破过程中的一个重点问

题，环境污染太过严重，煤矿生产可能会被叫停，所以必须要开展煤矿生产的

优化，减少环境污染，使其符合节能、绿色的新理念。

三、露天采矿节能降耗中降低爆破成本的策略

在露天采矿节能降耗过程中，首先要考虑降低爆破成本，针对炸药的装药结构

进行改善，对爆破技术进行设计和优化，对炸药进行合理选择，实施分区爆破

都可以减少爆破过程中的成本消耗，也能实现节能降耗的目标，符合绿色生产

理念。

1.对装药结构进行改善

炸药是爆破过程中的重要原材料，在爆破过程中，装药的方式是否可行合理、

装药的结构等都会影响爆破成本。在传统的生产过程中，进行装药的时候一般

选择在连续柱状装药结构，这种结构有很大的弊端，即需要进行二次爆破，而

且对炸药造成了浪费，导致爆破过程中的成本过高，影响煤矿企业的经济效

益。对装药的方式进行改善时，可以采取分段装药结构，在爆破装置的底部装

入的炸药量大约为总炸药量的三分之二左右，然后采用空气间隔的方式，再装

入剩下的炸药量。两段药分别起爆，可改善爆破效果。这种装药方式产生的良

好效果主要是炮孔间隔装药方式改变了药柱与炮孔壁之间的接触关系，降低了

压缩应力波以及爆轰过程中的气体产物作用对孔壁的初始压力，因此在爆破过

程中不会形成碎区，或者直接减少了碎区的范围，不仅节约了炸药，还能减少

能源消耗，降低对环境的影响和破坏。

2.对爆破设计及方法进行有效的优化

爆破方法和技术的优化是提高爆破效率，减少爆破成本消耗的主要措施，在进

行设计的时候，为了达到最佳的爆破效果，得到最合理的爆破方案，可以从以

下几个方面着手：首先要对地质环境进行了解。地质监测是采矿过程中的一个

重要内容，尤其是对于一些地质环境比较复杂的地区，加强地质勘探和监测是

工程建设的前提，对地质情况进行了解之后才能确定科学合理的施工方案，对

地质勘探过程中的各种问题加以解决。在地质环境监测过程中有多种测绘技

术，例如GPS 技术、RTK 技术等，可以为采矿企业提供更多真实、准确、有效

的地质环境信息，便于开展采矿方案的确定与设计。而且随着测绘技术的不断

发展，GPS 技术还与其他技术进行结合，比如GPS-RTK 技术，是GPS 技术与RTK

技术结合产生的一种新技术，不仅可以实现对各种工程位置的定位，还能及时

将位置信息传输给相关的控制系统，及时对数据进行分析和整理，提高地质环

境监测水平和效率。在进行监测的时候应该要随时对测量的过程进行观测，得

到实时数据，并且立即对数据进行分析，为爆破方案设计提供充足的数据支

持。第二，对爆破方案进行设计。在具体的爆破方案设计过程中，需要设计的

关键参数有孔网的参数、孔深、底盘抵抗线，要对这些参数进行综合分析计算

之后，得出最合适的爆破炸药量，提高炸药的利用率，降低炸药的能耗。达到

最佳爆破效果。另外，在选择爆破方法的时候，应该要按照规定对炸药的装

置、分段或填塞等过程进行控制，从而实现爆破过程中各个环节的优化，实现

爆破的合理节约，避免出现浪费。

3.对炸药进行合理控制

3.1 对炸药进行合理选择。爆破过程中炸药是最关键的材料，炸药质量会直接

影响炸药的爆破效果。在选择爆破炸药的时候应该要结合露天采矿的实际工作

环境，对爆破区域的岩石性质进行了解，选择的爆破炸药威力要和岩石的性质

保持匹配。如果是比较坚硬的岩石，密度较大，产生的波阻抗很大，所以在选

择炸药的时候需要威力较大的炸药才能对岩石进行破碎，达到相应效果。但炸

药的威力也不能太大，如果威力太大，会导致岩体爆破之后出现较多的缝隙，

影响岩体的破碎能力。另外，在爆破过程中还应该要对炸药的材料结构进行调

整，例如对爆破网的结构进行调整，避免在爆破过程中非电导爆管雷管段太

多。传统的爆破结构中，导爆管的长度不相同，就直接引起导爆管雷管缠绕的

问题，造成大量的资源浪费。

3.2 适当增加炸药单耗。当前我国露天矿产生产过程中对岩石进行爆破的时候

一般都进行成本定额，爆破部门在设计爆破方案的时候一般都会考虑到成本因

素，主要的做法是对炸药的单耗进行控制，在控制炸药单耗的时候不能为了控

制成本而无条件限制单耗量，应该要适当增加单耗，提高爆破块度的均匀性、

减小爆破平均块度，从而能够提高岩石和矿产的铲装效率。

4.采用新型爆破技术

爆破技术是影响爆破效率以及爆破成本的关键因素，随着我国科学技术的不断

发展，在爆破技术方面也有了很大程度的提升，而且随着爆破技术的提升，还

能节省大量炸药，降低成本，节约能源。例如逐孔起爆技术的应用，可以提高

爆破效率和爆破质量，逐孔起爆技术是近年来在国内矿山资源开采过程中应用

的一种新技术，相对于传统的爆破技术而言，这种技术更加安全可靠，在爆破

参数相同的情况下，这种技术比传统的微差爆破的均匀性更好，能够降低大块

率，而且爆堆的伸出、沉降也更加合理，还能提高电铲铲装效率，减少爆破过

程中机械设备的故障率，降低成本，具有十分明显的综合效益。另外，在爆破

过程中可以加强对新型的爆破器材的应用，新的爆破其次可以对多种不同的矿

山岩石进行爆破，尤其是一些比较特殊的环境，炸药和岩体的匹配程度越高，

达到的爆破效果越好；还可以设置科学合理的起爆系统，对相关的参数进行科

学计算、设置，提高爆破质量和效率的同时还能节约更多炸药，节省人力和物

力。

5.实施分区爆破

分区爆破是针对不同的区域进行爆破的过程，分区爆破具有较高的效率，能够

针对不同的地区开展不同的爆破方案。在矿产开采过程中，由于不同地区的环

境不同，而且爆破环境十分复杂，地质条件差异性较大，而且岩石的厚度不相

同，岩石的抗风化能力差异也比较大，所以如果采用同样的爆破方案是不能针

对所有地区都适用的，例如有的地区岩石比较坚硬，有的比较松散，如果给药

量按照统一标准，会极大地影响不同地区的爆破效率，岩石坚硬地区的大块率

可能比较高。实施分区爆破的基础是要对露天矿产的岩石情况进行了解，结合

地质勘探结果，对不同的区域设置不同的爆破方案，实施科学的分区爆破，减

少炸药的用量，将炸药的性能发挥到极致。

结语

综上所述，随着我国经济水平的不断发展，在露天矿山企业发展过程中，不仅

要注重安全管理，更要注重经济效益，将成本控制当做矿产开采过程中的重点

任务。在采矿过程中，爆破成本是影响开采总成本的重要因素，为了达到节能

降耗的目的，应该要不断降低爆破成本，从当前的生产实践中可以看出，影响

爆破成本的因素主要有炸药量、炸药类型、矿山条件、装置设备等各种因素，

为了提高成本控制水平，必须要从多方面着手，加强对各种新型的爆破技术的

应用，并且能够对炸药的使用方式、单耗等进行控制，从而不断提高矿产爆破

效率，对炸药进行充分利用。

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