劉道仁(安徽淮北濉溪徐樓礦業(yè)有限公司,安徽 淮北 235100)
徐樓礦區(qū)位于淮北市濉溪縣,根據(jù)徐樓鐵礦礦床賦存條件,確定采礦規(guī)模為前期40萬t/a,后期100萬t/a。徐樓鐵礦床均為盲礦體,上覆有第四系巖層,頂?shù)装逯饕獮榇罄韼r和閃長巖。礦體埋藏于侵蝕基準面及地下水位之下,礦床以充水巖層、孔隙巖層為主。礦區(qū)水文地質條件為復雜,工程地質條件為中等。礦區(qū)地面多為旱地,原則上不宜崩落。
根據(jù)徐樓鐵礦床的賦存條件以及礦體開采技術條件,并考慮到礦區(qū)地表不允許塌陷的因素,較厚礦體設計采用“上向水平分層膠結充填采礦與嗣后充填分段空場 采礦”的聯(lián)合采礦法,緩傾斜單層或多層疊加的薄礦體以及厚大礦體邊緣的小礦體設計選用“嗣后充填的房柱法”開采。
采礦方法應用上向分層充填法和嗣后充填法,其中主要在嗣后充填法過程中應用階段中深孔爆破崩落礦體,在階段與階段聯(lián)絡巷道多應用天井聯(lián)絡,在切割槽開始時也應用切割天井。因此天井施工在階段聯(lián)絡上是必不可少的,而且使用相當頻繁,主要在采準時用作人員和設備及材料上下聯(lián)絡。切割時用天井做切割槽自由面,上下階段高度12m。在前期用傳統(tǒng)的淺眼爆破法施工,在施工過程中有很多不利因素,施工進度慢,一般一次爆破進尺1.8~2.0m。爆破后人員要排險,重新搭建施工平臺,才能進行下一階段的施工。因爆破后工作平臺被破壞,浪費施工材料,人員是在危險的工作面直接施工,存在較大安全隱患。為提高效率,確保施工安全,結合公司的人員技術特點,從打鉆、裝藥、起爆等工藝都比較熟練,確定了如下施工方案。
在淮北濉溪徐樓鐵礦,大多天井在24m(兩個階段)以內,因此以24m作為設計基礎。預計掘進橫斷面2.8m×2.8m,掘進高度24m。因此采用中深孔爆破,一次鑿巖,分多次爆破,爆破完成后一次排險。確保施工進度加快,保證施工安全。
(1)施工采用ZQS100B型潛孔鉆機,炸藥為巖石粉狀乳化卷狀炸藥,起爆雷管用毫秒延時導爆管,由電激發(fā)引爆。
鑿巖前上下各有聯(lián)絡巷道和鑿巖硐室,鑿巖巷道規(guī)格2.5m×2.8m,鑿巖硐室規(guī)格3.5m×3.5m×3.0m硐室。
(2)打孔采用ZQS100B型潛孔鉆機垂直下向打孔,炮孔布置見圖1。
裝藥炮孔全部垂直下向,孔徑?75mm,深度鑿穿臺階。其中1、2、3為掏槽孔,在1掏槽孔下方間隔25cm打1個?110mm掏槽輔助孔。炮孔參數(shù):垂直下向,深度鑿穿臺階,作為1掏槽炮孔的自由面;2、3掏槽孔與1掏槽孔成正三角形布置,邊距55cm;4為輔助孔;5、6、7為光爆孔,孔間距為0.80m。
圖1 炮孔布置圖
打孔注意事項:炮孔垂直向下,角度偏差允許±0.5°,孔徑?75±3mm,掏槽自由面孔為?110±3mm。
(3)裝藥采用2#巖石乳化炸藥卷裝炸藥,裝藥采用手工下向裝藥,底部用機械膨脹螺栓炮泥填塞30cm。嚴格按照各分段裝藥量進行裝藥。分段爆破裝藥量見表1,各分段孔裝藥量見表2。在裝起爆順序為1、2、3的炮孔時,采用單卷和雙卷交替連續(xù)裝藥;其余炮孔采取雙卷連續(xù)裝藥。裝藥結構見圖2。
表1 分段爆破裝藥量
圖2 裝藥結構示意圖
(4)起爆采用安全電雷管激發(fā)毫秒微差導爆管引爆2#巖石乳化炸藥,起爆順序見圖3。
1、2、3、4、5、6、7為起爆順序和起爆分段。起爆器材消耗見表3。
圖3 起爆順序圖
因本次爆破初期沒有補償空間,因此分四分段起爆,第一分段起爆長度從鑿巖頂板起3.5m;第二分段起爆5m;第三、四次起爆均為6.25m。
(5)采用井下電鏟運機出渣,出渣時人員不得進入天井底部。整個裝巖過程中人員嚴禁進入天井底部區(qū)域。
表2 各分段孔裝藥量
(6)整個施工過程人員不得進入天井底部危險區(qū)域,因此在爆破完成后,在頂部吊罐進行排險和梯子安裝。
表3 起爆器材消耗
(1)優(yōu)點:①安全性好。施工從打鉆、裝藥、爆破、出渣、排險等整個過程不需任何人員進入危險的施工區(qū)域,所有工藝人員都在安全的工作平臺施工。②效率高,成本低。在傳統(tǒng)淺眼爆破時,24m高掘進需要拆卸12次工作平臺,花費很多的時間在工作平臺的搭建和拆卸,同時浪費了很多材料費用。采用該方案后不需搭建施工平臺,增加掘進效率。
(2)缺點:①因該方案在施工時對打鉆、裝藥的技術要求增加,施工難度加大,需要有相當技術熟練程度的工人進行施工。打鉆時保證鉆孔的垂直度,對爆破成功非常重要。裝藥時需用自鎖螺絲固定底部。②對控制爆破技術要求較高,主要在掏槽眼藥量控制和周邊眼的光面爆破。
在裝藥時要求掏槽眼藥量控制合適,不可過大也不可過小。過大會破壞其他炮孔的藥包,過小又達不到掏槽的目的。周邊成形的孔需要做光面爆破,一旦光面爆破不成功,無法修整。因此在滿足施工技術要求和爆破技術較高情況下使用成功率較高。
本方法在淮北徐樓鐵礦已應用一年多,在打孔施工質量的保證下,大大提高天井的掘進進度。在整個施工過程中,一次性打鉆,分段裝藥,無人員和設備進入危險工作面,保證了施工的安全性,取得較好的效果,為公司創(chuàng)造了一定的經濟效率。在打鉆技術水平較高,爆破技術水平較高的礦山使用能確保成功,值得廣大金屬礦山天井施工推廣應用。