團(tuán)隊(duì)成員正在現(xiàn)場(chǎng)研究回采爆破設(shè)計(jì)參數(shù)。

項(xiàng)目名片

首鋼礦業(yè)杏山鐵礦是首鋼集團(tuán)的重要原料生產(chǎn)基地和首座露天轉(zhuǎn)地下開采礦山，同時(shí)還肩負(fù)為其他地采項(xiàng)目作示范引領(lǐng)的任務(wù)。為高質(zhì)量推動(dòng)“低碳高效”持續(xù)發(fā)展，杏山鐵礦與北京科技大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）聯(lián)合攻克回采和掘進(jìn)爆破中的系列技術(shù)難題，主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：發(fā)明爆炸應(yīng)力波和爆生氣體能量分布測(cè)試技術(shù)，量化表征爆破能量；建立全場(chǎng)主應(yīng)力測(cè)量分析綜合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)可視化分析和量化計(jì)算；提出“因材施爆”理念，發(fā)明精細(xì)控制爆破技術(shù)和圍巖損傷評(píng)價(jià)方法；研發(fā)精準(zhǔn)延時(shí)回采爆破技術(shù)，揭示扇形孔爆破孔間、排間精準(zhǔn)短延時(shí)應(yīng)力波疊加破巖機(jī)制，顯著提升爆破效果。

攻關(guān)故事

沒有一蹴而就的成功，只有持之以恒的耕耘。在千尺井下，有這樣一群“硬漢”，面對(duì)復(fù)雜多變的地質(zhì)條件、條件艱苦的作業(yè)環(huán)境，以及對(duì)資源回收率的極致要求，一心深鉆細(xì)研地采爆破技術(shù)。每一次開采都充滿了未知與挑戰(zhàn)，然而，正是這些艱難險(xiǎn)阻，激發(fā)了他們內(nèi)心深處的創(chuàng)新火花，堅(jiān)定了他們攻堅(jiān)克難的決心。杏山鐵礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)與北京科技大學(xué)科研人員攜手并肩，歷經(jīng)五年的不懈奮斗，終于成功破解了一系列技術(shù)瓶頸，讓礦山開采變得更加安全、高效與環(huán)保，為礦產(chǎn)資源開發(fā)領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿。

盡心盡責(zé)，“硬漢”踏遍井下每條巷道。“技術(shù)攻關(guān)的第一步，是收集精準(zhǔn)可靠的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。爆破行業(yè)中，爆破做功效果及巖石運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究是所有從業(yè)者面臨的共同課題。”杏山鐵礦副礦長(zhǎng)王利軍說。為了保障高校軟件模擬的準(zhǔn)確性，為后期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供堅(jiān)實(shí)的理論支撐，杏山鐵礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)打響了數(shù)據(jù)收集“攻堅(jiān)戰(zhàn)”。

說時(shí)容易做時(shí)難。井下環(huán)境復(fù)雜、潮濕，每一步都充滿了挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)收集初期，由于經(jīng)驗(yàn)不足，現(xiàn)場(chǎng)收集的巖石樣本和實(shí)測(cè)的爆破數(shù)據(jù)經(jīng)過模擬，均沒有達(dá)到預(yù)期效果。為提高數(shù)值的準(zhǔn)確性和全面性，團(tuán)隊(duì)成員決定采取深入作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)全程寫實(shí)的“土”辦法，對(duì)采場(chǎng)按照巖石性質(zhì)及等級(jí)分區(qū)域進(jìn)行爆破試驗(yàn)，記錄每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)數(shù)據(jù)參數(shù)，以及爆破后效果評(píng)價(jià)，并進(jìn)行問題歸納總結(jié)，將同一試驗(yàn)參數(shù)在不同試驗(yàn)點(diǎn)位的差異性進(jìn)行全面記錄，為數(shù)據(jù)優(yōu)化與新參數(shù)選取提供了有力依據(jù)。

團(tuán)隊(duì)成員劉森是個(gè)三十出頭的小伙子，那段時(shí)間里，他每天的步數(shù)都在2萬步以上。好多成員都把礦靴底紋磨平、襪套磨漏，大家相互開著玩笑，樂在其中。每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，他們都詳細(xì)記錄、反復(fù)核對(duì)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在井下的每一個(gè)角落，都留下了他們辛勤耕耘的足跡。

在特殊時(shí)期，高校人員無法親臨現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)，但這并沒有阻擋項(xiàng)目前進(jìn)的腳步。雙方團(tuán)隊(duì)克服重重困難，通過線上會(huì)議反復(fù)論證數(shù)值的準(zhǔn)確性及合理性。在共同努力下，他們依然收集了上百張現(xiàn)場(chǎng)爆破照片、數(shù)千組數(shù)據(jù)，形成了一套完整的爆破數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)，如同寶貴的財(cái)富，為項(xiàng)目的后續(xù)開展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

反復(fù)沖鋒，“硬骨”鏖戰(zhàn)掘進(jìn)爆破硬茬。“掘進(jìn)爆破技術(shù)的瓶頸，曾一度像緊箍咒一般束縛著技術(shù)人員的腳步。以往的掘進(jìn)爆破，要么威力不足，無法有效破碎巖石，導(dǎo)致進(jìn)度緩慢；要么爆破沖擊力失控，對(duì)周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成不利影響。每一次作業(yè)，都伴隨著嚴(yán)峻考驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)士氣一度跌入谷底。”技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人陳建華說。

陳建華深知，唯有從根源上革新掘進(jìn)爆破技術(shù)，才能突破瓶頸。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)資料堆中，研究國內(nèi)外各種先進(jìn)案例，從論文到實(shí)地調(diào)研報(bào)告，都被他們“啃”了一遍又一遍。然而，理論與實(shí)踐之間的鴻溝并非輕輕松松就能填平。新研發(fā)的掏槽爆破方案在實(shí)驗(yàn)室模擬中表現(xiàn)優(yōu)異，可一到實(shí)地試驗(yàn)，卻問題百出。他們開始反思，尋找問題的根源。在一次激烈的頭腦風(fēng)暴會(huì)上，團(tuán)隊(duì)成員們各抒己見，碰撞出智慧的火花。有人提出調(diào)整炮孔間隔長(zhǎng)度和延遲起爆時(shí)間，有人回憶曾在另一座礦山見過類似的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，當(dāng)時(shí)的爆破參數(shù)調(diào)整或許能提供借鑒。最終，大家抓住這些“靈光”，連夜重新設(shè)計(jì)裝藥結(jié)構(gòu)和間隔長(zhǎng)度，優(yōu)化起爆順序。

當(dāng)新一輪爆破準(zhǔn)備工作就緒時(shí)，整個(gè)團(tuán)隊(duì)都彌漫著緊張而期待的氣息。隨著一聲令下，沉悶的爆炸聲回蕩在地底深處。硝煙散去，眼前景象讓所有人驚嘆不已——巷道壁光滑平整，礦石破碎適度，沒有一絲多余的裂痕，并且殘孔深度不足5厘米。這一成功，標(biāo)志著掘進(jìn)爆破技術(shù)取得了重大突破，將炮孔利用率提升至95%以上，炸藥單耗降低12%以上。

“看到這么完美的爆破效果，我感覺所有的努力沒有白費(fèi)，在這一刻都得到了最完美的回報(bào)。這份成就感將激勵(lì)我們繼續(xù)探索、創(chuàng)新，迎接更多的挑戰(zhàn)，創(chuàng)造更好的成績(jī)！我們也堅(jiān)信，只要我們團(tuán)結(jié)一心，就沒有克服不了的困難，沒有攀登不了的高峰！”團(tuán)隊(duì)成員王勇滿懷激情地說。

勇往直前，“硬核”攻克回采爆破難關(guān)。掘進(jìn)爆破技術(shù)的突破只是開始，更大的挑戰(zhàn)還在等待著他們。為滿足礦石產(chǎn)能的迫切需求，大型地采礦山回采爆破普遍采用大結(jié)構(gòu)參數(shù)，即較大的分段高度、崩礦步距和進(jìn)路間距。然而，大結(jié)構(gòu)參數(shù)回采爆破在簡(jiǎn)化地采工藝、增加產(chǎn)能的同時(shí)，也為爆破效果的控制帶來了諸多問題，如炸藥單耗高、大塊率高、堵孔率高、回采率低等。

面對(duì)這些難題，杏山鐵礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)挺身奮戰(zhàn)。為探明爆破后大塊分布情況，由劉森等4名團(tuán)隊(duì)成員組成寫實(shí)小隊(duì)，分隨四個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)班次，每班深入出礦現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行寫實(shí)調(diào)研。井下電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)每出一鏟礦石，對(duì)他們來說，卻是又一次深入回采掌子面的信號(hào)，每一次進(jìn)出，都是一次對(duì)勇氣與毅力的考驗(yàn)。他們不顧礦塵的彌漫、體力的消耗，僅一個(gè)班次便反反復(fù)復(fù)進(jìn)出幾十趟。每一步都踏出了對(duì)職責(zé)的堅(jiān)守，每一滴汗水都凝聚著對(duì)探索的渴望。半個(gè)月的時(shí)間，他們完成了三個(gè)回采水平、二十多條巷道的大塊寫實(shí)工作，終于摸索出大塊產(chǎn)生的位置和分布規(guī)律。而這只是“冰山一角”。為解決堵孔難題，他們深入回采點(diǎn)位，對(duì)破碎點(diǎn)位的巖石結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，同時(shí)開展實(shí)際堵孔粒度分析。歷經(jīng)數(shù)個(gè)月的艱苦努力，他們測(cè)定了500個(gè)孔中堵孔巖石粒度，收集了上千個(gè)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)如同珍貴的線索，引導(dǎo)他們逐步揭開堵孔問題的“神秘面紗”。

經(jīng)過無數(shù)個(gè)日夜的反復(fù)試驗(yàn)與優(yōu)化，團(tuán)隊(duì)終于初步確定了一套針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件的爆破方案。然而，實(shí)際應(yīng)用中新的問題又接踵而至。“遇到破碎點(diǎn)位時(shí)，堵孔率高達(dá)25%。堵孔后炸藥無法裝到孔底，導(dǎo)致爆破量大幅降低，大塊率直線上升，礦石無法完全回收。”團(tuán)隊(duì)成員李紅勇介紹。面對(duì)這一困境，團(tuán)隊(duì)成員們沒有退縮。他們堅(jiān)信只要不放棄，就一定能找到解決辦法。

從實(shí)踐中汲取靈感，從失敗中提煉智慧。為解決堵孔問題，團(tuán)隊(duì)成員曹建偉提出讓學(xué)院人員進(jìn)行數(shù)字模擬分析，尋找后排炮孔破壞嚴(yán)重的原因及降低破壞程度的方法。通過大量的研究與分析，他們終于發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整起爆間隔可以改善爆破塊度，利用礦石拋擲動(dòng)能實(shí)現(xiàn)二次破碎。他們據(jù)此對(duì)爆破方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，有效減小了礦石的爆破塊度，并顯著降低了對(duì)后排炮孔的沖擊作用，保護(hù)了眉線和后排炮孔的完整性。最終，他們?nèi)〉昧嘶夭杀拼髩K率降低34%、回采率提高9.8%的優(yōu)異成績(jī)。這一成果不僅提高了礦石回收率，還大大降低了生產(chǎn)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)。

一分耕耘，一分收獲。他們的創(chuàng)新成果《杏山鐵礦回采與掘進(jìn)高效爆破關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用》不僅先后獲得礦業(yè)公司技術(shù)創(chuàng)新一等獎(jiǎng)、首鋼科技成果一等獎(jiǎng)、冶金科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)殊榮，更彰顯了礦山行業(yè)技術(shù)的非凡實(shí)力與創(chuàng)新能力，在礦產(chǎn)開發(fā)領(lǐng)域樹立了新的標(biāo)桿，為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)利用貢獻(xiàn)了首鋼智慧與礦山力量。

項(xiàng)目已結(jié)滿碩果，創(chuàng)新征途未曾休。正如杏山鐵礦作為首鋼集團(tuán)首座露天轉(zhuǎn)地下開采礦山，要肩負(fù)為其它地采項(xiàng)目示范引領(lǐng)的任務(wù)一樣，杏山鐵礦技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)也深知，在創(chuàng)新的道路上，他們同樣肩負(fù)著推動(dòng)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的重任。新征程上，這群“爆破硬漢”將以更加執(zhí)著的追求、更加飽滿的熱情、更加扎實(shí)的行動(dòng)，持續(xù)深耕地采爆破技術(shù)，不斷攻克技術(shù)難關(guān)，為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展續(xù)寫他們的創(chuàng)新故事。