白云巖中開(kāi)拓掘進(jìn)的雙楔形掏槽研究與試驗(yàn)

張 涵

(貴州開(kāi)磷礦業(yè)總公司, 貴州開(kāi)陽(yáng)縣 550302)

白云巖中開(kāi)拓掘進(jìn)的雙楔形掏槽研究與試驗(yàn)

張 涵

(貴州開(kāi)磷礦業(yè)總公司, 貴州開(kāi)陽(yáng)縣 550302)

用沙壩礦在2002年6月以前,開(kāi)拓巷道一直布置在底板頁(yè)巖(或礦體)中,但底板頁(yè)巖較破碎,易冒落,安全性差,支護(hù)成本高。2002年6月以后將開(kāi)拓巷道布置在頂板白云巖中,白云巖硬度大,較穩(wěn)定,但其可爆性差。為此,提出在白云巖巷道掘進(jìn)中進(jìn)行雙楔形掏槽試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn),找出了合理的鑿巖爆破參數(shù),并取得良好的效果。

巷道掘進(jìn);白云巖;雙楔形掏槽;鑿巖爆破參數(shù)

1 概 述

開(kāi)陽(yáng)磷礦礦層屬洋水背斜,礦層頂板為鮞狀和細(xì)晶白云巖,厚度100m,底板為灰綠色石英砂質(zhì)頁(yè)巖,厚5～11m,以下為紫紅色頁(yè)巖。礦層真厚度6 m,分布較均勻。用沙壩礦段位于貴州開(kāi)陽(yáng)磷礦洋水礦區(qū)西南部,洋水背斜西翼南端。用沙壩礦巖層從上至下為震旦系上統(tǒng)燈影組、陡山沱組、下統(tǒng)南沱組。

2002年6月以前,用沙壩礦的開(kāi)拓巷道一直是在礦體內(nèi)或灰綠色石英砂巖和紅頁(yè)巖中掘進(jìn)。這幾種巖層硬度都不大,可爆性好,采用一般的掏槽眼時(shí)爆破效果很理想。但遇到大斷層時(shí)要穿過(guò)白云巖掘進(jìn),此時(shí)按一般的掏槽眼掘進(jìn),效果一直較差,循環(huán)進(jìn)尺最好時(shí)也只能達(dá)到1.3m左右。該礦自2002年6月才將開(kāi)拓巷道布置在頂板白云巖中,白云巖硬度大,較穩(wěn)定,支護(hù)工藝簡(jiǎn)單,在沒(méi)有地質(zhì)構(gòu)造的情況下,不需支護(hù),但可爆性差。為解決白云巖可爆性差的問(wèn)題,提出用雙楔形掏槽眼對(duì)白云巖巷道掘進(jìn)鑿爆參數(shù)進(jìn)行研究與試驗(yàn),找出合理的鑿巖爆破參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)在頂板白云巖掘進(jìn)中提高循環(huán)進(jìn)尺,達(dá)到降低開(kāi)拓成本的目的。

(1)開(kāi)拓類型:大型進(jìn)口設(shè)備脈外中段斜坡道開(kāi)拓。

(2)巷道規(guī)格:掘進(jìn)凈斷面13.442m2,三心拱斷面,巷道墻高2.0m,拱高1.5m,斷面凈寬4.2m。

(3)鑿巖設(shè)備:BOOMER-281淺孔鑿巖臺(tái)車,配套釬桿長(zhǎng)3.0m,鉆孔直徑￠=41mm。

(4)爆破器材:2#銨松蠟巖石炸藥卷,長(zhǎng)20cm,直徑￠=25mm,非電毫秒延期微差雷管。

2 雙楔形掏槽眼的設(shè)計(jì)

2.1 雙楔形掏槽眼的概念及特點(diǎn)

雙楔形掏槽眼是斜眼掏槽的一種,是一種混合式掏槽眼,炮孔與工作面的夾角以及兩排炮孔距離都和巖石的堅(jiān)固性系數(shù)有關(guān)。爆破時(shí)先用6個(gè)炮孔作第1組楔形掏槽眼形成自由面,再用第2組6個(gè)掏槽眼擴(kuò)大自由面,逐步擴(kuò)大爆破范圍,掏槽面積較大,適用于較大斷面的巷道。但因炮眼傾斜,掏槽眼深度受到巷道寬度的限制,循環(huán)進(jìn)尺也同樣受到限制。

2.2 掏槽眼的設(shè)計(jì)

根據(jù)用沙壩礦頂板白云巖的堅(jiān)固性系數(shù)(f=8～15)及設(shè)計(jì)的巷道斷面尺寸,對(duì)雙楔形掏槽眼的鑿巖爆破參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)炮孔與工作面的夾角為58°～65°,整個(gè)斷面布置69個(gè)炮孔,第1圈掏槽孔深2.2m,第2圈掏槽孔深2.4m,其他參數(shù)見(jiàn)圖1。

圖1 工作面炮眼布置

3 掘進(jìn)爆破試驗(yàn)

由于雙楔形掏槽眼是一種斜眼,施工技術(shù)要求高,兩排炮孔必須兩兩對(duì)稱地布置在巷道斷面中央偏下的位置,各對(duì)掏槽眼還須同在一個(gè)水平面上。這就要求工程技術(shù)人員在作業(yè)過(guò)程中嚴(yán)格按照鑿爆參數(shù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行跟班施工指導(dǎo),并作好爆破參數(shù)和爆破效果記錄,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)爆破效果不斷調(diào)整參數(shù),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表3。

表1 裝藥量及起爆順序

表2 爆破效果

表3 雙楔形掏槽眼試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)比分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)表得出一個(gè)結(jié)論:當(dāng)掏槽眼深為第1圈2.2m、第2圈2.4m時(shí),循環(huán)進(jìn)尺為2.1 m,爆破效果較好,巷道成形也較好,每米巷道消耗的炸藥量最少。

4 試驗(yàn)總結(jié)

(1)爆破參數(shù)是否合理直接影響爆破效果,而影響爆破效果的因素很多,歸納起來(lái)主要有3個(gè)方面的因素:巖石特性,即巖石的物理力學(xué)性質(zhì)以及構(gòu)造特性;炸藥性能,即炸藥的威力、猛度、爆熱、爆容、爆速、爆壓以及密度等,其中對(duì)爆破效果影響較大的是爆速、密度、爆熱、和爆容;爆破參數(shù),即孔網(wǎng)幾何參數(shù)、裝填參數(shù)、起爆參數(shù)等,它涉及到炸藥能量的時(shí)空分布和合理利用的問(wèn)題。

(2)用沙壩礦通過(guò)3個(gè)多月時(shí)間的雙楔形掏槽眼鑿巖爆破試驗(yàn),給出了適合于用沙壩礦頂板白云巖中掘進(jìn)巷道的鑿巖爆破參數(shù),提高了循環(huán)進(jìn)尺,巷道成形質(zhì)量有了大幅度提高,同時(shí)降低了開(kāi)拓巷道的掘進(jìn)成本。

(3)當(dāng)巖層受地質(zhì)構(gòu)造影響,巖層很破碎時(shí),由于臺(tái)車掘進(jìn)的沖擊壓力很大,易對(duì)炮孔造成破壞,導(dǎo)致炸藥裝不到位,爆破效果受較大影響。

(4)雙楔形掏槽眼的施工技術(shù)要求高,難度大,對(duì)鑿巖臺(tái)車操作人員的技術(shù)水平要求較高。

(5)需要有責(zé)任意識(shí)很強(qiáng)的工程技術(shù)人員和鑿巖臺(tái)車操作人員。

[1]裴啟濤,陳建宏.雙楔形掏槽方法和光面爆破技術(shù)的綜合設(shè)計(jì)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2009,(1).

[2]張富民.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1987.

[3]劉會(huì)文.井巷工程[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1989.

[4]張志呈.爆破基礎(chǔ)理論與設(shè)計(jì)施工技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1994.

[5]徐小荷.采礦手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2005.

2010-01-04)

張 涵(1976-),男,貴州沿河人,助理工程師,從事采礦工程設(shè)計(jì)工作,Email:zhang19761030@sina.com。