某鎢鉬多金屬礦千米長(zhǎng)斜井快速施工

張志雄

（湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 郴州 423037）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，礦產(chǎn)資源消耗日益增加，市場(chǎng)需求的旺盛，涌現(xiàn)出一批新建礦山[1-3]。礦山規(guī)模和產(chǎn)能的擴(kuò)大，要求快速達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致礦井工程建設(shè)強(qiáng)度高、難度大[4-5]。因而，快速施工技術(shù)顯得尤為重要，是實(shí)現(xiàn)礦山快速建設(shè)的技術(shù)保障。通過(guò)對(duì)膠帶運(yùn)輸斜井快速施工技術(shù)研究，特別是施工機(jī)械設(shè)備配套優(yōu)化、采用光面爆破技術(shù)、爆破參數(shù)的優(yōu)化以及裝巖與運(yùn)輸工序優(yōu)化等關(guān)鍵工作的改進(jìn)，縮短該斜井施工工期。在施工過(guò)程，有序的統(tǒng)籌資源和搭配好班組，實(shí)現(xiàn)了高效、優(yōu)質(zhì)、安全施工，取得月進(jìn)尺121.5 m的好成績(jī)。

1 工程概況

某鎢鉬多金屬礦目前尚未開(kāi)采，已掘有500 m運(yùn)輸平巷，東部探礦盲斜井至350 m水平，主體探礦工作集中在350 m、400 m、450 m水平。礦體大致呈北北東走向，總體傾向東，傾角10°～330°。礦體長(zhǎng)465 m，最寬達(dá)398 m，礦體厚度0～153.56 m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.0×106t/a，開(kāi)拓方式為斜坡道膠帶斜井方案，采用中央進(jìn)風(fēng)兩翼回風(fēng)的通風(fēng)方式，以斜坡道為主進(jìn)風(fēng)井，在南、北翼各設(shè)一條專(zhuān)用回風(fēng)井[6]。

膠帶運(yùn)輸斜井傾角9.5°，方位角212°，斜長(zhǎng)933.1m，垂深164m，斷面為三心拱，規(guī)格4.5m×3.2m，凈斷面面積12.97 m2，采用光面爆破。井筒穿過(guò)的圍巖較為穩(wěn)定，普氏系數(shù)f=10～12，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。

2 快速施工方案

2.1 設(shè)備配套優(yōu)化

在原施工組織方案中，膠帶運(yùn)輸斜井采用耙?guī)r機(jī)裝巖，搭配卷?yè)P(yáng)機(jī)箕斗提升[7]。為了實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸斜井加快施工，對(duì)原施工組織方案進(jìn)行了優(yōu)化，放棄了有軌運(yùn)輸配套方案，采用更為高效的無(wú)軌運(yùn)輸配套方案，兩種方案設(shè)備配套情況如表1。

2012年8月以來(lái)，膠帶運(yùn)輸斜井進(jìn)入井下基巖段施工，歷時(shí)近11個(gè)月，2013年6月初完工，具體見(jiàn)表2。優(yōu)化后的施工組織方案實(shí)現(xiàn)了斜井快速施工要求，在不考慮春節(jié)停產(chǎn)影響的1月和2月份及6月份，其他8個(gè)月平均進(jìn)尺110.7 m，最高月進(jìn)尺121.5 m。

表1 主要施工機(jī)械設(shè)備Tab.1 Main construction machinery and equipment

表2 膠帶斜井施工進(jìn)度表Tab.2 Construction schedule for belt-conveyor inclined shaft

2.2 爆破參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)爆破試驗(yàn)，通過(guò)普通爆破技術(shù)掘進(jìn)與光面爆破技術(shù)掘進(jìn)兩種方案比較，得出采用光面爆破技術(shù)掘進(jìn)爆破效果較好。光面爆破有利于控制斜井超欠挖，保證斜井施工質(zhì)量，減少對(duì)圍巖的破壞，降低工程全壽命周期成本。斜井掘進(jìn)斷面采用導(dǎo)洞法光面爆破技術(shù)，合理的爆破參數(shù)有利于提高掘進(jìn)爆破效率和每個(gè)循環(huán)作業(yè)有效進(jìn)尺。

導(dǎo)洞爆破參數(shù)選取及優(yōu)化：根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)和汽車(chē)尺寸，確定導(dǎo)洞規(guī)格為3.3 m×2.7 m，通常超前16～20m左右，選用B22×2500mm釬桿，直徑38mm一字型鉆頭施工。通過(guò)分別現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)楔形掏槽與角柱形掏槽，最終選用工人簡(jiǎn)單易掌握的角柱形掏槽法。掏槽孔深2.4 m，孔距0.17 m；輔助眼深2.2 m，孔距0.5～0.55 m；周邊眼深 2.2 m，孔距 0.55～0.6 m，共布孔48個(gè)，斜井?dāng)嗝媾诳撞贾萌鐖D1所示。

圖1 斜井?dāng)嗝媾谘鄄贾脠DFig.1 Blastholes layout in the inclined shaft section

光爆層參數(shù)選取及優(yōu)化：選用B22×4 500 mm釬桿實(shí)現(xiàn)深孔作業(yè)，大大提高單個(gè)循環(huán)有效鉆進(jìn)進(jìn)尺，鉆孔長(zhǎng)4 400 mm，孔徑38 mm，共布孔20個(gè)。周邊炮孔間距E，一般采用經(jīng)驗(yàn)公式E=（12～15）d，并結(jié)合圍巖類(lèi)型及節(jié)理發(fā)育情況，確定幫眼孔間距為450 mm，頂眼孔間距為550 mm。炮孔密集系數(shù)m是衡量光爆效果的重要指標(biāo)，按硬巖取m=0.9～1.0。最小抵抗線W為550～600mm，線裝藥密度為170g/m，采用空氣間隔裝藥，空氣間隔長(zhǎng)度為700～800 mm，炮孔全程敷設(shè)導(dǎo)爆索，炮泥堵塞炮孔，優(yōu)化后爆破參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 爆破參數(shù)表Tab.3 Blasting parameters

施工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行，控制鉆孔精度，要求炮孔之間要相互平行，孔底要落到同一平面，且光爆孔孔底超出輪廓線不得大于100 mm。

2.3 支護(hù)、裝巖與運(yùn)輸工序優(yōu)化

礦區(qū)圍巖穩(wěn)定性較好，一般不需要支護(hù)，僅在斜井起口處采取永久支護(hù)，支護(hù)長(zhǎng)約16.3 m。

在長(zhǎng)斜井施工方面，主要是采用有軌施工[8-10]，該膠帶運(yùn)輸斜井施工采用無(wú)軌運(yùn)輸，充分利用礦山已有CY-2型鏟運(yùn)機(jī)和汽車(chē)出碴，避免了卷?yè)P(yáng)機(jī)、箕斗、耙?guī)r機(jī)等設(shè)備重新投入。

原膠帶斜井沒(méi)有考慮設(shè)計(jì)汽車(chē)調(diào)車(chē)場(chǎng)，施工方案更改后，每100 m重新設(shè)計(jì)供鏟運(yùn)機(jī)和汽車(chē)調(diào)頭裝車(chē)使用的調(diào)車(chē)場(chǎng)。

斜井施工出碴時(shí)間一般占總循環(huán)時(shí)間的50%以上，出碴的快慢成了影響進(jìn)度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一般情況，采用耙?guī)r機(jī)搭配箕斗出碴，一茬炮需要3～5 h[11]，改用鏟運(yùn)機(jī)，縮短為1.4～2 h，效率提高50%～60%。而且，鏟運(yùn)機(jī)在底板及坡度控制方面優(yōu)于耙?guī)r機(jī)，采用耙?guī)r機(jī)施工斜井，底板易出現(xiàn)凹凸不平，不利于后期膠帶運(yùn)輸設(shè)備的安裝。同時(shí)，施工過(guò)程風(fēng)水管及通風(fēng)排水設(shè)備的移動(dòng)等均采用鏟運(yùn)機(jī)搬運(yùn)，并減少了軌道安裝環(huán)節(jié)，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了效率。

2.5 施工輔助系統(tǒng)

（1）通風(fēng)。膠帶運(yùn)輸斜井直通地表，在地面設(shè)1臺(tái)對(duì)旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)（FD-NO6.3），直徑800 mm帆布風(fēng)筒接至工作面，后期采取兩路通風(fēng)風(fēng)筒。

（2）供風(fēng)。地面機(jī)房布置2臺(tái)移動(dòng)式螺桿空壓機(jī)（LUY280DA），管路為168 mm×3.5 mm的鋼管。

（3）排水。斜井施工設(shè)置移動(dòng)的水箱，工作面集水通過(guò)潛水泵抽至水箱，再用水泵排出地表。

（4）定向。采用激光指向儀（YBJ-600），技術(shù)人員定期校檢，減少測(cè)量影響施工進(jìn)度與質(zhì)量。

（5）通訊。建立井下與地面有線電話通訊系統(tǒng)，提高礦區(qū)統(tǒng)一調(diào)度效率。

3 施工組織與管理

3.1 勞動(dòng)組織優(yōu)化

工程采用小型綜合隊(duì)的勞動(dòng)組織形式，明確分工，充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)人員特長(zhǎng)。由隊(duì)長(zhǎng)實(shí)行統(tǒng)一管理，采用“四六工作制”，每班有值班長(zhǎng)協(xié)調(diào)，分為掘進(jìn)班與出碴班組，掘進(jìn)班14人，出碴班18人（其中機(jī)修人員7人），班隊(duì)長(zhǎng)4人。

3.2 強(qiáng)化正規(guī)循環(huán)作業(yè)

抓好循環(huán)作業(yè)是保證施工進(jìn)度的主要措施之一。采用了“兩小一大”的交替作業(yè)，即“導(dǎo)洞—出碴—導(dǎo)洞—出碴—光面—出碴”，一個(gè)閉合循環(huán)進(jìn)尺4.4 m，日均進(jìn)尺3.3 m，達(dá)正規(guī)循環(huán)率95%以上，每月計(jì)劃進(jìn)尺90 m，實(shí)際平均進(jìn)尺110.7 m，詳細(xì)施工循環(huán)圖表如表4。

表4 施工循環(huán)作業(yè)圖表Tab.4 Operation chart for construction cycle

3.3 人員與設(shè)備管理

人員管理方面，采取了經(jīng)濟(jì)責(zé)任制，分段承包，準(zhǔn)確計(jì)量與考核，充分調(diào)動(dòng)作業(yè)人員的積極性。以抓正規(guī)循環(huán)為中心，全面加強(qiáng)掘進(jìn)、運(yùn)輸、通風(fēng)的組織和管理，銜接好工序，縮短工序時(shí)間，把各種影響正規(guī)循環(huán)作業(yè)的因素降到最低。對(duì)沒(méi)有完成正規(guī)循環(huán)作業(yè)的班組進(jìn)行嚴(yán)肅追查，找出原因，吸取教訓(xùn)[12]。

設(shè)備管理是快速掘進(jìn)的基礎(chǔ)。保證各種配套設(shè)備正常使用，每個(gè)工序結(jié)束時(shí)要及時(shí)檢修設(shè)備。設(shè)有備用設(shè)備，以便損壞時(shí)，設(shè)備能及時(shí)修復(fù)或更換。如現(xiàn)場(chǎng)不能及時(shí)修復(fù)，公司統(tǒng)一調(diào)度礦區(qū)備用鏟運(yùn)機(jī)，并送專(zhuān)門(mén)鏟運(yùn)機(jī)維修隊(duì)修理，如關(guān)鍵設(shè)備鏟運(yùn)機(jī)必須保證作業(yè)前完好。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）針對(duì)某鎢鉬多金屬礦區(qū)膠帶運(yùn)輸斜井的實(shí)際，對(duì)斜井施工機(jī)械設(shè)備配套進(jìn)行了研究，采用CY-2型鏟運(yùn)機(jī)，配合小汽車(chē)等機(jī)械設(shè)備，充分利用已有設(shè)備，節(jié)約了投資，又提高了裝巖出碴效率。

（2）多臺(tái)風(fēng)鉆同時(shí)作業(yè)，縮短打眼時(shí)間，采用了分次爆破作業(yè)，嚴(yán)格按照爆破設(shè)計(jì)施工，較好實(shí)現(xiàn)了光面爆破。

（3）施工組織采用“四六工作制”，與“兩小一大”交替掘進(jìn)作業(yè)方式配合，確保正規(guī)循環(huán)作業(yè)，并取得了月平均進(jìn)尺110.7 m，最高進(jìn)尺121.5 m的好成績(jī)，為膠帶運(yùn)輸斜井施工積累了經(jīng)驗(yàn)，能為同類(lèi)礦山長(zhǎng)斜井快速施工提供理論指導(dǎo)。

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