深孔爆破法掘進天井在天（溜）井施工中的應用

摘要：天（溜）井工程是金屬礦山基建、采準、通風、下料、放礦的主要工程之一，占采準、切割工程量的20%～30%。天（溜）井的施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法、深孔爆破法和鉆機鉆井法，深孔爆破技術掘進天井具有安全、經(jīng)濟、高效的特點。文章對深孔爆破法掘進天井在天（溜）井施工中的應用進行了探討。

關鍵詞：天（溜）井施工；一次成井；深孔爆破掘進天井；金屬礦山；爆破施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD235 文章編號：1009-2374（2015）22-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.026

1 工程概況

目前，西石門鐵礦天井施工方法的施工沿用傳統(tǒng)的普通法，采用普通法施工天井，每個循環(huán)都要搭拆板臺，都要搬運設備和器材，拆安全棚，裝備梯子間和溜碴間，因此速度慢、工效低、通風困難、木材等成本消耗大、工人勞動強度大、安全系數(shù)低。深孔爆破法掘進天井的突出優(yōu)點是工人不用進入天井井筒內(nèi)作業(yè)，工作安全、速度快、成本低，宜適用于30m以下的溜井施工，西石門鐵礦井下各采區(qū)的分段高度基本上都在6～12m之間，且井下五大采區(qū)每年合計都要掘進400～500多m的天（溜）井工程，加快天井的施工速度，對保證西石門鐵礦的三級礦量平衡，實現(xiàn)“三個延長”，具有十分重要的意義，故研究推廣采用深孔爆破技術掘進天井，無疑是西石門鐵礦天井掘進的一種既安全，又經(jīng)濟，速度又快的最佳方法。

2 深孔爆破法掘進天井選用的設備及主要技術參數(shù)

深孔爆破法掘進天井，就是先在天井下部掘出3～4m高的補償空間，然后在天井上部硐室內(nèi)用深孔鉆機按照天井設計斷面尺寸，沿天井全高自上而下或自下而上鉆鑿一組平行深孔，然后分段裝藥，分段爆破，形成所需斷面和尺寸的天（溜井）。

采用此法掘進天井的關鍵是鉆孔的垂直精度、孔的合理布置、爆破的技術參數(shù)及起爆的順序要得當。

2.1 深孔施工的設備及主要參數(shù)

QZJ-100B潛孔鉆機，鉆孔直徑100mm；YGZ-90中孔鉆機，鉆孔直徑60mm。

2.2 爆破參數(shù)及深孔布置

設計施工一個中心空孔，裝藥孔與空孔之間的

孔距：

式中：

L1——第一響掏槽孔到空孔的距離（mm）

D——空孔直徑（mm）

d——掏槽及周邊孔直徑（mm）

K——巖石碎脹系數(shù)，選取1.8

通過計算L1=234mm，選取230mm，根據(jù)黃沙坪鉛鋅礦一次成井成功的經(jīng)驗L2、L3分別取330mm、430mm，具體炮孔布置見圖1：

設計斷面及孔數(shù)：見圖1，斷面設計為2.5m，設計1個空孔、17個裝藥孔。

設計一次爆破分段高度：分段高度受到許多條件的限制，特別是與補償空間大小有關，補償空間利用上下兩個分層的溜井聯(lián)巷，補償空間系數(shù)為0.7，分段高度可選取7～10m，溜井設計凈高度為7.5m，可一次起爆。

設計裝藥及起爆方法：設計采用自下向上裝藥，上孔口采用木棒堵死，堵塞長度為0.3m；裝藥采用PQF-100型裝藥器進行裝藥，裝藥孔全長鋪設導爆索，由3m非電管連接導爆索，非電管分三個段（2、5、7段），起爆順序為先掏槽眼，接著是輔助眼，最后是周邊眼。

2.3 深孔爆破法掘進天井具體的實施過程

鉆孔的測量定向放線：技術測量人員首先確定溜井下口空孔方位坐標，閉合測量附合到溜井上口頂板位置，確定空孔位置后，依次布置掏槽及周邊孔。

深孔施工具體的要求：首先采用QZJ-100B潛孔鉆機鉆鑿中心空孔，鉆孔直徑100mm，中心空孔的施工關系著整個工程的成敗。開孔必須要慢速、減壓、精心操作，當孔鉆入原巖0.2m深時，停止鉆井，校核鉆機的方位和傾角，必須符合設計位置。鉆鑿完中心孔后，采用YGZ-90型中深孔鉆機，鉆孔施工完畢后，上部清除孔內(nèi)及周邊的積渣，埋設鐵管，并在鐵管上做好孔號標記，以方便指導后續(xù)的爆破工作。

裝藥方法與裝藥結構：拆除溜井上口埋設的鐵管，清除孔內(nèi)的積渣，為解決自下向上裝藥空孔堵塞問題，上部采用木棒套膠管加鐵絲固定插入裝藥孔中，為保證炮孔堵塞的密實性，鋪墊黃土和細沙進行搗實。在實際施工中，因第二號掏槽孔穿過一條碎石裂隙帶，部分碎石卡死在孔中間位置，因該孔的作用比較關鍵，必須進行裝藥作業(yè)。

具體處理的方法：（1）用導爆索連接2#巖石卷藥，自上口卸入2#掏槽孔中，向孔中裝入炸藥，炸藥裝至孔口0.4m位置處用黃土細沙充填；（2）把導爆索自上穿過中間空孔下繞至2#掏槽孔下口；（3）在2#掏槽孔采用沿炮孔敷設導爆索進行裝藥，引出導爆索與上口穿下的導爆索采用同一個非電管進行連接。

裝藥采用WBN與2#巖石銨梯炸藥，裝藥量配比為3∶1，主要因為WBN炸藥敏感度低，爆炸性能差，但產(chǎn)生的氣體多，拋擲性強，爆炸時過大的橫向沖擊動壓將炮孔或槽腔擠死發(fā)生爆破“穿孔”現(xiàn)象，加入2#巖石炸藥，可增加裝藥的密度，增大爆破威力，改善爆破質(zhì)量。裝藥采用連續(xù)裝藥結構，為避免炮孔孔口裝藥過于密集，破壞溜井下口聯(lián)巷，裝藥時，除掏槽孔和溜井內(nèi)側周邊炮孔裝藥較滿外，其余炮孔不裝藥長度1.5m，在炮孔全長敷設導爆索，采用3m非電管進行連接。

2.4 起爆方法與起爆順序

采用非電管連接導爆管起爆，微差間隔時間，考慮到掏槽孔先爆后，有充裕的排碴時間，第一響掏槽孔取2段毫秒管，第二和第三個掏槽孔采用5段毫秒管，周邊和輔助孔采用7段毫秒管。在導爆管連接的過程中，必須用2～3個2段毫秒管同時起爆所有導爆管，而且必須將這些導爆管均勻敷設在起爆雷管的周圍，用膠布牢固的進行捆綁，用連接管進行連接，采用激發(fā)器進行起爆。

2.5 爆破效果

爆破后一次成井7.5m，成型較好，塊度均勻，達到設計目的。

3 深孔爆破法在采場切井施工中的應用

11～21m分層倒礦溜井的一次爆破施工，為今后的天井施工提供了寶貴的經(jīng)驗與信心。隨著采準施工的延續(xù)，21分層1#采場5#進路施工到設計的切井位置，圍巖揭露為灰?guī)r與磁鐵礦的接觸帶，穩(wěn)固性較差，另根據(jù)生產(chǎn)勘探資料來看，切井設計高度為12m，但在9～10m處上方存在民采空區(qū)，采用普通法掘進天井，安全系數(shù)低，施工難度大，經(jīng)與礦相關科室研究決定，采用深孔爆破法掘進盲天井9m，與民采空區(qū)掘透，形成爆破空間。

3.1 盲天井的施工設備與施工方法

施工盲天井與出礦溜井的施工設備相同，采用QZJ-100B潛孔鉆機和YGZ-90中孔鉆機。

施工方法不同的是盲天井上部沒有空間，上下孔不通，爆破時，上部無法形成補償空間，僅能靠天井下部作為唯一的補償空間。

3.2 盲天井爆破設計參數(shù)及深孔布置

爆破參數(shù)及深孔布置：與11～21m分層倒礦溜井設計不同的是，設計施工3個中心空孔、3個掏槽裝藥孔，裝藥孔與空孔之間的孔距：

式中：

L1、L2、L3——掏槽孔到空孔的距離（mm）

D——空孔直徑（mm）

d——掏槽及周邊孔直徑（mm）

K——巖石碎脹系數(shù)；選取1.8

通過計算L1=L2=L3=234mm，取值230mm。

三個中心空孔之間的距離，s

輔助孔與掏槽孔距離取500～550mm。

設計斷面及孔數(shù)：斷面設計為2.5m，設計三個空孔，18個裝藥孔。

設計一次爆破分段高度：補償空間系數(shù)為0.55，分段高度可選取6～9m，盲天井設計凈高度為9m，可一次起爆。

設計裝藥及起爆方法：設計采用自下向上裝藥，裝藥采用PQF-100型裝藥器進行裝藥，裝藥孔全長敷設導爆索，由3m非電管連接導爆索，非電管分三個段（2、5、7段），起爆順序為先掏槽眼、其次是輔助眼，最后是周邊眼。

裝藥方法、裝藥配比及結構與施工11～21m分層溜井情況相同。

爆破效果：爆破后一次成井9.0m，成型較好，塊度均勻，達到設計目的。

4 對深孔爆破法掘進天井的評價

推廣深孔爆破法掘進天井的關鍵在于對鉆孔設備和爆破工藝的研究和改進，采用精確度高、鉆速快的設備，積極研究在各種地質(zhì)條件下確定合理的分段高度和爆破規(guī)律，是以后發(fā)展和努力的方向。

深孔爆破法掘進天井受掘進高度的限制，鉆孔偏斜大，但對于12m以下的天（溜）井施工，以西石門鐵礦現(xiàn)有的設備及工人操作水平現(xiàn)狀，無疑是最佳方法。

參考文獻

[1] 金才正.中深孔爆破法回采頂柱的應用論述[J].城市建設理論研究，2013，（12）.

[2] 李智淵，陳清敏.深孔爆破法在煤倉導硐施工中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技·學術版，2009，（3）.

作者簡介：張建威（1978-），男，河北邯鄲人，五礦邯邢礦業(yè)有限公司西石門鐵礦采礦助理工程師，研究方向：采礦。

（責任編輯：陳 倩）