淺談張莊鐵礦采礦施工技術(shù)分析

中煤第五建設(shè)有限公司第三工程處 江蘇 徐州 221000

正文：

1 工程概況

張莊鐵礦在霍邱縣城西北的31km處，位于周集鎮(zhèn)與馮井鎮(zhèn)之間，距離北面的淮河10km,距離阜陽45km。鐵礦東面為G105，西面為阜陽與六安之間的高速公路以及鐵路，南面為312國道，可以直接通往六安、合肥以及南京，交通比較便捷。

張莊鐵礦永久通風、供排水、供電、提升運輸和避災等系統(tǒng)均已形成，且已正常投入使用。根據(jù)張莊礦統(tǒng)籌安排，我單位負責2-5#穿脈之間三個盤區(qū)采礦工程，礦體厚度107.15m～149.45m、負責區(qū)域內(nèi)礦體長度300m、高度60m，現(xiàn)正進行-390m～-450m水平階段的回采。采礦方法采用大直徑深孔階段空場嗣后充填法，盤區(qū)走向布置，礦塊垂直走向布置，礦塊寬度分別為15m、20m和21m。至2017年年底，我單位已完成0102盤區(qū)101、102、103、104礦房、0103盤區(qū)301、0305盤區(qū)501、503、505礦房的回采，現(xiàn)正在進行0102盤區(qū)的103、104礦房的采準、0103盤區(qū)303、305礦房的爆破回采作業(yè)，同時已完成0305盤區(qū)的二步采采準巷道工程。

2 采礦施工工藝

2.1 采礦工藝流程：采準巷道完成→T150型潛孔鉆機掏槽硐室內(nèi)鉆鑿切割天井孔→YGZ-90型鉆機切割巷內(nèi)鉆鑿Φ65mm垂直中深孔（扇形孔）→T150型潛孔鉆機鑿巖巷內(nèi)鉆鑿Φ165mm大孔→YGZ-90型鉆機受礦巷內(nèi)鉆鑿Φ65mm扇形孔→切割天井爆破→切割巷垂直中深孔爆破（形成切割槽）→扇形孔爆破（形成底部拉底空間）→適量出礦→以切割天井為自由面爆破大孔→根據(jù)補償空間的大小逐排進行大爆破或倒梯式爆破（完成本盤區(qū)單個礦房采礦爆破）→大量出礦→充填；

2.2 采準巷道施工工藝流程：人工鉆爆法：安全檢查→設(shè)備、工具檢查→標定中腰線及輪廓線→鉆眼→撤人設(shè)警戒→裝藥、聯(lián)線、爆破→通風安全檢查

每次崩礦完成后，在-450m水平采用4臺4.5m3鏟運機進行出礦作業(yè)，采切工程所產(chǎn)生的礦石通過兩水平配備的2臺鏟運機運到1#穿脈、2#穿脈、3#穿脈溜井內(nèi)，由礦方負責將溜井礦石運到溜破系統(tǒng)。

3 施工方法

根據(jù)張莊礦礦體結(jié)構(gòu)考慮，底部采用扇形中深孔拉底爆破、上部VCR爆破法。

-390m水平中段與-450m水平中段垂高60m，分為上部45m和下部15m兩段開采，上部45m采用T-150型潛孔鉆機施工Φ165mm大孔，孔深41.5m。下部15m作為拉底補償空間，采用YGZ-90型或H-1254型鑿巖機進行扇形孔施工，孔底間距為1.8～2.0m，排距為1.6～1.8m。上部大孔裝藥采用人工裝填條形藥包，導爆索加導爆管起爆藥包；下部扇形孔采用BQF-100型裝藥器裝填乳化銨油炸藥，專用起爆彈起爆。深孔、扇形孔、切割槽中深孔及切割天井爆破均在地表1#副井井口采用放炮器起爆。

3.1 采礦流程及操作要點

（1）孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計

根據(jù)我國大直徑深孔采礦的經(jīng)驗，其孔（排）間距可按下式計算：

式中：B——孔（排）間距（m）；

Rj——最佳比例半徑（m.kg-1/3）；

Q——分層裝藥量，kg。

其計算參數(shù)比例半徑Rj取0.71；分層裝藥量Q取27kg。計算結(jié)果：B=2.6～3.0(m)

（2）回采流程

（3）施工要點

1、礦房下部采準、切割施工

主要包括有受礦巷、出礦巷、切割巷、出礦進路以及切割天井等工程，施工要求主要有以下幾點:

（1）必須要保證出礦進路在受礦巷里的布置合理性，提高出礦量，防止礦石損失問題的發(fā)生。

（2）切割巷應(yīng)布置于礦房中心偏下盤位置，方便中孔爆破施工。

（3）切割井施工要保證設(shè)計高度，確保中孔拉槽效果。

（4）及時溝通上盤回風巷道，確保通風暢通。

4 礦房深孔施工

炮孔設(shè)計前應(yīng)現(xiàn)場進行漏斗爆破試驗并結(jié)合類似成功礦山的經(jīng)驗，從而確定合理孔距、排距及傾角。鉆孔前在鑿巖巷內(nèi)垂繩，在頂板上用紅漆標出孔位。采用T150型潛孔鉆機及配套增壓機，下向鉆鑿孔41.5m深，孔徑Φ165mm，鉆孔垂直平行布置，偏斜度不超過0.5%；靠近上盤位置的幾排可根據(jù)鑿孔鉆機能力布置偏上盤斜孔，以減少礦石損失，靠近充填體的深孔為保證充填體穩(wěn)定性，應(yīng)加密至1.5m每排。

4.1 VCR小斷面掏槽、倒梯段側(cè)向崩礦、采場邊界控制爆破

大孔施工完成后，就可以進行下一步的回采爆破施工，回采施工的施工順序為:小斷面掏槽爆破施工、倒梯段側(cè)向崩礦施工、邊排孔爆破施工以及坡頂爆破施工，在爆破的過程中應(yīng)當從底部適量的出礦，從而配合回采工作。爆破之后的出礦量應(yīng)當控制在崩落礦量的三分之一左右，同時，應(yīng)當做好周邊結(jié)構(gòu)的防護，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低爆破沖擊力給礦巖結(jié)構(gòu)帶來的損害；下圖為回采爆破施工流程圖。

回采爆破施工流程圖

（1）測孔

深孔爆破受到的夾制比較大，很容易出現(xiàn)堵孔、葫蘆孔底等問題，特別是掏槽爆破；因此，在每次爆破之前，必須要做好測孔工作，摸清炮孔底部爆破情況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理；為爆破設(shè)計收集孔深、孔底部補償空間及孔底表面形狀資料數(shù)據(jù)。

在進行測孔的時候，應(yīng)當充分利用測繩、膠皮管以及皮尺等測量工具，將測繩的一端綁在膠皮管上，將其放入到孔洞中，然后再上提測繩，從而獲取孔洞的詳細數(shù)據(jù)，分析出崩礦高度、爆堆高度，并以此來對分層崩落高線圖進行繪制，確保爆破施工的順利進行。

（2）堵孔

完成測孔之后，應(yīng)當進行堵孔施工，將鋼絲綁扎混凝土塞到中心吊環(huán)，并將其下放到孔底上方200～400mm處，隨后向孔內(nèi)填河砂或礦粉400～700mm厚即可。

（3）裝藥

應(yīng)當采用人工方式來進行裝藥，把導爆索捆綁到爆破包的中上方，并固定牢穩(wěn)，然后通過掛鉤將其吊放到孔中，其他的藥包、水袋應(yīng)當依次吊裝緩慢下放，靠近充填體的深孔為保證充填體穩(wěn)定性，每段裝藥量減半。

①VCR小斷面掏槽裝藥結(jié)構(gòu)

VCR法小斷面掏槽應(yīng)用的是普通乳化球狀藥包爆破，每一個孔的裝藥量都應(yīng)當控制在30～45kg之間，孔數(shù)為9個，掏槽面積為6平方米，分層爆破的高度應(yīng)當在2.5～3.0m。掏槽區(qū)應(yīng)當設(shè)置在礦房的中心部位，單次爆破藥量應(yīng)當在150kg之內(nèi)，中心藥包的埋置深度應(yīng)當控制在1.5～2.5m之間；藥包下方應(yīng)當采用礦粉進行封堵，封堵長度保持早0.4～0.7m,藥包的上部應(yīng)當采用多種封堵材料聯(lián)合封堵，巖粉封堵長度為0.5～0.8m，水封長度1.0～2.0m（吊裝0.5m長的水封袋2～4個），以解決掏槽爆破后炮孔堵塞與孔口反沖的技術(shù)難題，保證掏槽爆破質(zhì)量，提高采場掏槽效率。

②倒梯段側(cè)向崩礦裝藥結(jié)構(gòu)

VCR掏槽16～20m之后，就可以進行下一步的倒梯段側(cè)向崩礦施工，在進行倒梯段側(cè)向崩礦施工的時候，必須要采用大孔距的布孔方式，區(qū)域爆破炮孔應(yīng)當控制在3～6排，崩礦的間隔距離應(yīng)當在9～18m之間；側(cè)向崩礦分段高度應(yīng)當控制在10～12m之間，裝藥量不能超過600kg；裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)當采用空氣間隔裝藥，每一層的裝藥量都應(yīng)當控制在18～36kg之內(nèi)，最下面的爆破藥包應(yīng)當埋置1.5～2.0m深，下方應(yīng)當采用巖石粉來進行封堵，封堵的長度應(yīng)當控制在1.0～1.5m之間，層間的空氣間隔應(yīng)當保持1.2m，在上面的爆破藥包應(yīng)當采用巖石粉或者河沙來進行封堵，封堵長度應(yīng)當控制在1.2m～1.4m之間。

(4）邊排孔爆破、破頂爆破裝藥結(jié)構(gòu)

為了使礦房超爆以及礦柱片幫垮落得到有效的控制，邊排孔應(yīng)當在回采結(jié)束后進行單獨的爆破，應(yīng)用球形藥包來進行爆破藥的裝填；每一層的裝藥量都應(yīng)當保持在18kg，空氣柱的長度應(yīng)當為1.0m,邊排孔與中間孔裝藥量之比1∶1.5。

破頂層的高度應(yīng)當控制在8～12m，并采用從中間向兩邊延伸的全斷面破頂法來進行破頂；破頂爆破的時候，應(yīng)當采用掏槽破頂爆破技術(shù)，在爆破之前，應(yīng)當增加一個控頂藥包，該藥包重量9kg，這樣使槽區(qū)的破頂厚度可減少6～7m，既達到掏槽區(qū)破頂效果，又減少了對破頂層的破壞，確保破頂層安全；然后再向上盤以及下盤方向進行破頂施工，破頂爆破的排數(shù)應(yīng)當控制在8排之內(nèi)，裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)當與倒梯段側(cè)向崩礦相同。

（5）聯(lián)線

采用爆破起爆系統(tǒng)的作用就是把孔內(nèi)的導爆索與孔口的導爆管、雷管、電阻絲以及交流電源相連接；爆破的起爆順序為:

①倒梯段側(cè)向崩礦、破頂爆破為采場中間孔先爆，呈“V”型向兩側(cè)對稱起爆；邊排孔滯后，單側(cè)3～4個孔為一段次，呈一字形起爆；段間微差間隔25～50ms。② VCR小斷面掏槽爆破中心孔采用1段延時，其余各孔以同心圓或菱形對角方式依次起爆；掏槽中心孔與邊孔間微差間隔時間為75～100ms，邊孔間微差間隔25～50ms。

（6）通風系統(tǒng)

根據(jù)開拓系統(tǒng)的布置，項目部施工的3個盤區(qū)采用中央進風，兩翼回風的中央對角式通風系統(tǒng)，通風方式目前采用抽出式通風方式。

張莊鐵礦井下通風系統(tǒng)已形成，采準切割施工期間鑿巖硐室及巷道內(nèi)安裝FBD-NO6.0 18.5×2KW軸流式風機壓入通風，通過風筒，向工作面壓入新鮮風流，以加快風流速度，污風通過下盤運輸巷至井筒排至地表。

爆破回采期間，采場上下盤已全部貫通，礦房大爆破后，由于大部分污風在爆破時已經(jīng)通過爆破沖擊波和溫差作用下進入通風系統(tǒng)循環(huán)進入上盤回風巷道排至地面。剩余少量污風擴散至巷道可采用局部通風排出，而且上盤沿脈巷無人施工，對施工影響不大。

大爆破前人員全部升井、爆破后半小時后允許井口下井，進入工作地點后，先用氣體檢測儀檢測空氣中有害氣體的濃度，直至濃度低于爆破安全規(guī)程要求后方可作業(yè)。

風量計算：以排除炮煙為最大需風量計算

切割拉底：爆破最大藥量1500kg。

爆破產(chǎn)生污風Q=25*1500kg =37500m3/min。

利用永久通風系統(tǒng)風流將污風排出。

回采爆破：爆破最大藥量3000kg。

爆破產(chǎn)生污風Q=25*3000kg =75000m3/min。

總結(jié)：

綜上所述，為適應(yīng)張莊鐵礦的煤礦開采環(huán)境，本文對張莊鐵礦的實際情況對施工技術(shù)人員的施工技術(shù)進行分析探討。在提高采礦生產(chǎn)總量，保證煤礦開采、生產(chǎn)供應(yīng)鏈得以正常的運行下去，同時要對煤礦采礦技術(shù)中的注意事項了然于心，確保煤礦開采的安全性，實現(xiàn)煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益及社會效益。