中深孔爆破—溜井分層全斷面掘進(jìn)法在大紅山鐵礦的應(yīng)用

楊德源

摘 要：在天、溜井的掘進(jìn)過程中，常見的施工法有普通法、吊罐法、爬罐法、天井鉆機(jī)掘進(jìn)法等，使用較多的還是普通法、和吊罐法，在一些大規(guī)模的采礦工程，一次掘進(jìn)天、溜井段高較大（30m至100m不等，甚至更大），則天井鉆機(jī)掘進(jìn)法是當(dāng)前不二的選擇，文章將介紹中深孔爆破-溜井分層全斷面掘進(jìn)法在大紅山鐵礦溜井掘進(jìn)過程中的成功案例。

關(guān)鍵詞：溜井掘進(jìn)；施工法；中深孔爆破

1 工程概況

玉溪大紅山礦業(yè)有限公司400萬噸/年工程于2006年底建成投產(chǎn)，井下采礦區(qū)域主要分為中部I采區(qū)、中部II采區(qū)（南翼采區(qū)：中部II采區(qū)的持續(xù)工程）和深部采區(qū)，階段運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)在380m標(biāo)高，采礦控制標(biāo)高為380m至675m。中部II采區(qū)和深部采區(qū)采場礦石通過采區(qū)溜直接下放至380m運(yùn)輸中段，采用10m3底側(cè)卸式電機(jī)車運(yùn)輸至卸載站卸載，而中部I采區(qū)采場礦石，先卸至采場溜井，再運(yùn)用無軌設(shè)備運(yùn)輸至380m運(yùn)輸中段主控溜井。由于中部I采區(qū)采礦礦石采用接力式運(yùn)輸、卸載，生產(chǎn)效率較深部采區(qū)和中部II采區(qū)低。

新增1#溜井主要是為了加快中Ⅰ采區(qū)的下降速度，緩解以后南翼采區(qū)與中Ⅰ采區(qū)的生產(chǎn)矛盾，其井底井口標(biāo)高為380m和480m，新增1#溜井在400m分段的聯(lián)道已到位，已具備從400m分段向上分段掘進(jìn)的條件，380m至400m段的豎向工程，排碴作業(yè)在380m有軌運(yùn)輸中段進(jìn)行，無軌設(shè)備不能直接進(jìn)行操作且受到機(jī)車運(yùn)礦的影響，導(dǎo)致工程進(jìn)度較慢，再加之，溜井在380m至400m段正處于侵入體（輝長輝綠巖）中，巖石相當(dāng)破碎，層理發(fā)育，穩(wěn)固性較差，采用普通法掘進(jìn)存在較大安全隱患。

2 施工進(jìn)度及現(xiàn)狀

新增1#溜井，380m至400m段的掘進(jìn)工程，底部硐室已基本形成，豎向工程的掘進(jìn)位置距380m巷道底板約7m左右，還剩余13m的工程量，掘進(jìn)位置的巖石類型為輝長輝綠巖，巖石穩(wěn)固性差，層理發(fā)育，在施工過程中巖石會自動冒落，受生產(chǎn)爆破的影響，片幫現(xiàn)象嚴(yán)重，雖然施工人員已進(jìn)行了錨桿臨時支護(hù)，相關(guān)部門人員經(jīng)現(xiàn)場觀察，發(fā)現(xiàn)仍然存在較大安全隱患，須另行實(shí)施掘進(jìn)方案為宜。

3 施工措施及處理方案

經(jīng)采相關(guān)人員到現(xiàn)場確認(rèn)，通過綜合討論分析，對目前的施工條件及現(xiàn)狀，提出以下處理方案：

方案一：作業(yè)前后認(rèn)真清理頂板、邊幫不穩(wěn)固巖石，加強(qiáng)臨時支護(hù)（錨桿支護(hù)）工作，取消原設(shè)計(jì)的普通法施工，運(yùn)用地質(zhì)鉆機(jī)，采用下向中深孔分段裝藥崩落法進(jìn)行處理，為了避免在施工底部礦倉中進(jìn)行二次掘進(jìn)爆破作業(yè)，溜井掘進(jìn)斷面尺寸為？準(zhǔn)5×5m為宜，分三次爆破，一次掘進(jìn)到位，直接進(jìn)入支護(hù)、澆灌、安裝等工作。

方案二：與方案一不同之處在于溜井掘進(jìn)斷面尺寸為？準(zhǔn)3×3m，在此基礎(chǔ)上于溜井底部進(jìn)行刷大，完成底部礦倉的掘進(jìn)作業(yè)。

兩方案進(jìn)行比較，方案一增加了排碴量，但安全性較高，工序相對簡單；方案二雖然能合理控制掘進(jìn)工程量，但在施工溜井底部礦倉時，還需組織二次掘進(jìn)爆破工作，施工人員頻繁在巖石破碎的暴露面下作業(yè)，安全隱患較大。

建議選擇方案一對新增1#溜井380m至400m段進(jìn)行施工。

4 設(shè)備的選擇、鉆孔參數(shù)及施工方法

4.1 設(shè)備的選擇、鉆孔參數(shù)

根據(jù)公司的生產(chǎn)現(xiàn)狀，設(shè)備選用礦業(yè)公司現(xiàn)有地質(zhì)勘探鉆機(jī)，孔徑？準(zhǔn)75mm，掏槽眼？準(zhǔn)77mm，鉆孔參數(shù)及鉆孔工程量見表1。

在施工過程中，為了保證爆破作業(yè)能達(dá)到預(yù)期效果，保證輔助眼有足夠的補(bǔ)償空間，對掏槽眼進(jìn)行加密，加大裝藥量，以達(dá)到預(yù)期的效果。

在實(shí)際操作中，井筒中心掏槽預(yù)留6個空孔，布置5個裝藥孔；布置6個輔助孔、10個周邊孔，共27個空，其中裝藥孔21個。

4.2 爆破參數(shù)

（1）單位體積炸藥消耗量q

根據(jù)地勘資料，圍巖類別為Ⅱ-Ⅲ類，為特堅(jiān)固性巖石，普氏系數(shù)f=12～14，根據(jù)相關(guān)資料取炸藥單耗q=1.78kg/m3。

（2）炮孔直徑d和鉆孔深度L

根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備和參考大紅山銅礦的裝藥填塞裝置炮孔直徑取d=75mm，炮孔深度見表1

（3）最小抵抗限W

（4）孔網(wǎng)參數(shù)a、b、m

掘進(jìn)措施，分三次爆破，每循環(huán)進(jìn)尺3m至5m左右，從400m分段以下位置逐步貫通，采用乳化炸藥，炸藥密度為1.1g/cm3，經(jīng)計(jì)算裝藥密度取4.86kg/m，裝藥系數(shù)取0.7。

（5）炮孔數(shù)量N

為了保證爆破效果，在井筒中心布置6個孔徑為75mm的掏槽眼，為爆破提供自由面，布置6個裝藥孔掏槽，再布置輔助眼6個、10個周邊眼，則總的炮孔數(shù)量為27個，其中裝藥孔位21個。

（6）單個炮眼裝藥量Q眼

（7）每循環(huán)裝藥總量Q

4.3 爆破方式

采用分段微差爆破，由井筒中心向周圍分段微差爆破，運(yùn)用起爆器磁電復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)。

4.4 裝碴運(yùn)輸

出碴采用扒碴機(jī)扒至2m3電機(jī)車，經(jīng)380有軌運(yùn)輸系統(tǒng)提升至720卸載站放至自卸式汽車，廢石運(yùn)至南部廢石場，富礦運(yùn)至富礦堆場，貧礦運(yùn)至外委選廠或50萬噸/年地面礦倉。

4.5 通風(fēng)

通風(fēng)直接利用原有通風(fēng)系統(tǒng)，不單獨(dú)設(shè)置局部風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒。

4.6 防塵

炸藥爆炸時，產(chǎn)生濃烈的炮煙，爆轟波將巖體破碎，粉塵籠罩整個掌子面，放炮后最初幾分鐘粉塵濃度超國標(biāo)40倍，且持續(xù)時間較長，是造成矽肺的主要原因，為了盡量縮短放炮后等待時間，達(dá)到快速防塵的目的，采用風(fēng)水混合噴霧防塵。風(fēng)壓力5kg/cm2，水壓力3-4.5kg/cm2，耗水12升/min，自制鴨嘴式噴霧器。噴霧器正對作業(yè)面，距掌子面10m，采用人工控制，閘門設(shè)置在距掌子面30米以外，通過噴霧措施，可在炮響后15分鐘將掌子面粉塵濃度降至國標(biāo)2mg/m3左右。20分鐘達(dá)標(biāo)，人員可進(jìn)入工作面作業(yè)。

裝碴防塵：采用機(jī)械裝碴時，粉塵濃度一般在國標(biāo)的15倍左右，可采用人工灑水防塵，向爆堆灑水，沖洗作業(yè)面后20米以內(nèi)的巖幫，達(dá)到防塵目的。

4.7 臨時支護(hù)措施

出碴前對周邊巖石狀況進(jìn)行認(rèn)真檢查，并對浮石進(jìn)行清理，破碎地段采取必要的支護(hù)手段，比如錨桿支護(hù)，立柱支護(hù)等，保證作業(yè)場地的安全。

5 注意事項(xiàng)及安全措施

（1）爆破前做好警戒工作，通知受影響的各單位，按礦業(yè)公司相關(guān)規(guī)定執(zhí)行爆破指令；（2）鉆孔前對400m、380m分段相關(guān)部位做好實(shí)測工作，保證掏槽眼所鉆的位置與井筒中心坐標(biāo)一致；（3）對400m分段1#溜井口附近的巷道邊幫進(jìn)行適當(dāng)處理，保證足夠的鑿巖空間。（4）爆破、出碴完成后，對剩余炮眼進(jìn)行認(rèn)真檢查，確保炮眼的完好并對剩余炮眼長度進(jìn)行精確地測量；（5）爆破、出碴量在原設(shè)計(jì)上會有所增加，理論計(jì)算本次爆破量為240m3；（6）在進(jìn)行爆破作業(yè)時嚴(yán)格按礦業(yè)公司相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

6 結(jié)束語

中深孔爆破-溜井分層全斷面掘進(jìn)法，在大紅山鐵礦首次運(yùn)用，是一次大膽的探索和嘗試，為以后類似工程的施工奠定了基礎(chǔ)。

對于地質(zhì)條件較差，巖石穩(wěn)固性弱，采用普通法對天溜井進(jìn)行施工掘進(jìn)存在較大安全隱患，中深孔爆破-溜井分層全斷面掘進(jìn)法有較好的推廣意義。

中深孔爆破-溜井分層全斷面掘進(jìn)法，適用于20m段高，且上下已形成硐室或巷道工程的天溜井掘進(jìn)。且該法還可進(jìn)一步對爆破參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。