立井硬巖掘砌快速施工實(shí)踐探討

史小龍　王軍

摘要：由于大部分鐵礦水文地質(zhì)條件比同類煤礦復(fù)雜，立井井筒掘砌指標(biāo)一直沒有達(dá)到煤礦先進(jìn)水平。司家營(yíng)礦區(qū)基巖段平均掘砌速度只有60m/月，而某主井通過優(yōu)良的設(shè)備選型、合理的穿孔爆破、科學(xué)的施工組織，基巖段成井速度連續(xù)三個(gè)月超100m/月，最高紀(jì)錄120m/月。文章以司家營(yíng)礦區(qū)該主井為例，對(duì)其硬巖掘砌快速施工實(shí)踐進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：鐵礦；立井硬巖掘砌；快速施工；掘砌速度；掘砌指標(biāo) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD235 文章編號(hào)：1009-2374（2015）16-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.080

司家營(yíng)礦區(qū)共有立井30多條，其基巖段平均掘砌速度僅有60m/月。其礦區(qū)南區(qū)某主井基巖段掘砌經(jīng)優(yōu)化改進(jìn)后，井筒掘砌進(jìn)度可達(dá)到120m/月，打破了司家營(yíng)礦區(qū)的最高紀(jì)錄。該井采用的設(shè)備比較先進(jìn)，炸藥選擇合理，維修和施工組織到位。

為提高硬巖立井掘砌速度，給司家營(yíng)礦區(qū)后續(xù)的井筒建設(shè)提供參照。選擇在司家營(yíng)礦區(qū)某主井進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過不斷實(shí)踐改進(jìn)，基巖段連續(xù)三個(gè)月成井速度超100m/月，最高紀(jì)錄120m/月。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過司家營(yíng)礦區(qū)平均60m/月的成井速度。

1 地質(zhì)概況

該主井位于河北省灤南縣境內(nèi)，井筒深度1141.5m，井筒荒徑7.4m，凈直徑6.5m，基巖段基本為混合花崗巖：淺灰色，中-粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成份長(zhǎng)石，石英，云母，屬堅(jiān)硬巖，巖芯呈長(zhǎng)柱狀，完整，錘擊聲脆，裂隙發(fā)育，充填鈣質(zhì)，綠泥石，巖石普氏硬度系數(shù)f最高可達(dá)18，極其堅(jiān)硬。

2 設(shè)備選型

2.1 井架

該井采用V型井架，該井架四面具有相同的穩(wěn)定性，天輪及地面提絞設(shè)備可以在井架四周布置，具有較大的天輪平臺(tái)，滿足多種鑿井設(shè)備的吊掛，基礎(chǔ)頂面至卸矸臺(tái)的高度高，便于安設(shè)溜矸槽及用汽車運(yùn)矸，也便于傘形鉆架、挖機(jī)等設(shè)備進(jìn)出井筒，有較強(qiáng)井架的承載能力。

2.2 絞車、穩(wěn)車

兩側(cè)均配備JKZ-3.6×3型絞車大直徑滾筒絞車，最大提升速度達(dá)7.18m/s，配套5m3吊桶進(jìn)行裝巖出矸，每班配備經(jīng)驗(yàn)豐富的主、副絞車司機(jī)各一名，提升運(yùn)輸能力充足，滿足裝巖出矸的需要。吊盤采用5根鋼絲繩懸吊，配備5臺(tái)相同型號(hào)JZ-25/1300型穩(wěn)車，保證了吊盤提升、降落的同步，大大縮短了每次起落吊盤的時(shí)間。

2.3 抓巖機(jī)

配備HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)兩臺(tái)，0.6m3和0.4m3容積抓斗各一個(gè)，采用5m3吊桶，抓巖機(jī)直接固定在吊盤下方，平時(shí)隨吊盤起落，放炮時(shí)無需單獨(dú)提放，簡(jiǎn)化了工序的準(zhǔn)備時(shí)間。

2.4 傘形鉆架

傘形鉆架具有機(jī)械化程度高，操作靈活，打眼眼位和角度好控制、質(zhì)量高，有利于推行大直徑深孔光面爆破，安全可靠，勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)；該井使用SJZ6.7傘形鉆架，配6臺(tái)YGZ-70鑿巖機(jī)，使用25×5000mm六角中空合金鋼釬，Φ55mm十字型合金鉆頭，鉆眼深度4.5m，實(shí)行大直徑深孔光面爆破，以達(dá)到一掘一砌的正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

2.5 整體金屬模板

采用MJY型單縫液壓整體下行刃腳金屬模板砌壁，模板由直模和刃腳兩部分構(gòu)成整體（采用螺栓連接），模板配操作腳手架和翻轉(zhuǎn)擠壓式受灰合茬窗口，由地面穩(wěn)車懸吊，模板有效段高4.0m。

3 穿孔爆破

3.1 炸藥的選擇

針對(duì)巖石硬度大的特點(diǎn)，使用T220高威力水膠炸藥，其主要技術(shù)參數(shù)為：直徑Φ45mm、炸藥密度1.2～1.3g/cm3、每卷藥重0.65kg、藥卷長(zhǎng)350mm的防水藥卷；為了滿足中深孔的起爆，選用6m長(zhǎng)腳線，1、3、5、7、9段半秒及秒延期導(dǎo)爆管雷管爆破。采用大直徑光面、光底、弱震、弱沖深孔爆破技術(shù)，反向連續(xù)

裝藥。

據(jù)了解別的井采用的是直徑為Φ32mm或Φ35mm的水膠炸藥。相對(duì)于Φ32mm或Φ35mm的水膠炸藥，Φ45mm的水膠炸藥威力更大，同時(shí)炮眼個(gè)數(shù)減少，縮短了打眼和裝藥的時(shí)間。

3.2 炮眼深度

正常情況下炮眼深度為4.5m，取炮眼利用率0.89，則L=4.5×0.89≈4.0m。

3.3 炮眼布置

共鉆眼7圈，炮眼118個(gè)，炮眼總長(zhǎng)度532.6m，總裝藥量395.2kg。基巖段爆破參數(shù)見表1，預(yù)期爆破效果見表2。

掏槽眼：掏槽眼圈徑Φ1.6m，直眼，眼8個(gè)，眼間距626mm，眼深均為4.7m，每眼裝藥9卷，裝藥系數(shù)0.7，炮泥封堵長(zhǎng)度600mm，采用1段半秒延期導(dǎo)爆管雷管爆破。

輔助眼：分3級(jí)布置，級(jí)間距為550～700mm，一級(jí)輔助眼16個(gè)，圈徑Φ3.0m，眼距585mm，直眼，每眼裝藥6卷，裝藥系數(shù)0.47；二級(jí)輔助眼24個(gè)，圈徑Φ4.2m，眼距548mm，直眼，每眼裝藥5卷，裝藥系數(shù)0.39；三級(jí)輔助眼32個(gè)，圈徑Φ5.92m，眼距580mm，直眼，每眼裝藥4卷，裝藥系數(shù)0.31；均間隔不耦合裝藥，封泥長(zhǎng)度不少于300mm，采用3、5、7段秒延期導(dǎo)爆管雷管爆破。

周邊眼：共40個(gè)，按光爆要求布置，圈徑Φ7.3m，眼距569mm，深度均為4.5m，外插0.6°角，眼口距設(shè)計(jì)輪廓線50mm，眼底落在設(shè)計(jì)輪廓線上，最小抵抗線為500mm，每眼裝藥3卷，間隔不耦合裝藥，封泥長(zhǎng)度不少于300mm，采用9段秒延期導(dǎo)爆管雷管爆破。

此主井采用Φ45mm的水膠炸藥，每次爆破基本都能達(dá)到4m，正好一模段高，不用再進(jìn)行2次爆破，縮短了爆破時(shí)間。

4 裝巖出矸

（1）采用2臺(tái)HZ-6型中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)為主要裝巖設(shè)備，分別配0.6m3和0.4m3抓斗，進(jìn)行抓巖裝矸。主副提均采用5m3吊桶進(jìn)行提升，以配套裝巖速度。出矸效率最高350m3/班，正常出矸300m3/班，井口座鉤翻矸，ZL50裝載機(jī)排矸，專門自卸汽車運(yùn)輸車隊(duì)拉運(yùn)矸石；（2）在采用抓巖機(jī)出矸的立井施工中，清底工序一直是耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、占用人力大的一項(xiàng)工作。該實(shí)踐中通過改良，采用MWY6/0.2型電動(dòng)小挖機(jī)下井清底。即在裝巖出矸階段，挖機(jī)不下井，采用中心回轉(zhuǎn)抓巖機(jī)裝巖。清底階段，抓巖機(jī)停止工作，采用電動(dòng)挖機(jī)下井清底。通過使用電動(dòng)挖機(jī)每次清底時(shí)間輕松控制在1h之內(nèi)，相較原來抓巖機(jī)清底2h減少一倍工作時(shí)間，工作面只需挖機(jī)司機(jī)1名，掘進(jìn)工2人輔助即可完成清底工作，而且清底效果比抓巖機(jī)也得到大幅度提升，為下一步鉆眼放炮提供了有利條件。

5 結(jié)語

在該主井快速掘砌施工的實(shí)踐中，通過合理配套設(shè)備，滿足了井筒掘砌設(shè)備的需要，優(yōu)化該地區(qū)硬巖爆破參數(shù)，使大直徑深孔光面爆破取得了良好效果，改善了裝巖出矸方式，縮短了工序循環(huán)時(shí)間，合理進(jìn)行勞動(dòng)組織，提高了勞動(dòng)人員的專業(yè)性和生產(chǎn)積極性，從而實(shí)現(xiàn)了立井硬巖掘砌的快速施工，為司家營(yíng)礦區(qū)后續(xù)立井井筒施工提供了有效的參照。

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作者簡(jiǎn)介：史小龍（1985-），男，河北唐山人，河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司助理工程師，研究方向：礦山；王軍

（1965-），男，河北唐山人，供職于河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司，正高職稱，研究方向：礦山。

（責(zé)任編輯：王 波）endprint