天井鉆機在錫鐵山鉛鋅礦的應(yīng)用

王文凱，李建洪

（西部礦業(yè)股份有限公司錫鐵山分公司，青海 海西 816203）

錫鐵山鉛鋅礦是我國最大的鉛鋅礦之一，地處于青海省柴達木盆地，里面蘊含著巨大礦產(chǎn)資源，由于其成因、地勢、地質(zhì)等等因素，開采起來并不是很容易，天井鉆機的出現(xiàn)解決了一系列的問題，但同時天井鉆機在錫鐵山鉛鋅礦的施工作業(yè)過程中出現(xiàn)了一些問題，所以我們根據(jù)理論和經(jīng)驗相結(jié)合來對天井鉆機在錫鐵山鉛鋅礦中的應(yīng)用進行簡單介紹[1]。

1 錫鐵山鉛鋅礦的介紹

（1）錫鐵山鉛鋅礦地質(zhì)構(gòu)造的特征。錫鐵山鉛鋅礦屬于一個褶皺構(gòu)造，礦床屬于復(fù)式向斜構(gòu)造，就目前來看，現(xiàn)在的工業(yè)礦體主要存在于錫鐵山次級向斜南西翼中。礦區(qū)的斷裂構(gòu)造主要有四種：①西北向斷裂，該斷裂是礦區(qū)最重要的部分，其在盆地的形成，后期的采礦工作起著重要作用。該斷裂構(gòu)造規(guī)模大，具有韌性等特征。②東北向斷裂，該斷裂規(guī)模小，并無實際作用，其可以使礦體移動。③西南向斷裂，斷裂對礦區(qū)影響不大。④東南向斷裂，該斷裂結(jié)構(gòu)同樣可以對礦體起破壞作用。

（2）錫鐵山鉛鋅礦礦體特征。錫鐵山鉛鋅礦在地表上可分為三個礦帶，第一個礦帶位于下盤片巖與中部大理巖的接觸部位附近，第二個礦帶位于上盤片巖內(nèi)，第三個礦帶位于中部大理巖層以及與上盤片巖接觸附近。礦體在空間分布上呈群體分布，一般礦體規(guī)模較小，以層狀為主。天井鉆機的構(gòu)成部分：天井鉆機的主要構(gòu)成包括主機部分、鉆具部分和輔助設(shè)施。主機一般包括鉆機架，液壓泵、操作控制部分。鉆具部分包括開孔鉆桿、穩(wěn)定鉆桿、普通鉆桿、導(dǎo)孔鉆頭和擴孔鉆頭等等。輔助部分主要包括電控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，以及泥漿循環(huán)系統(tǒng)。天井鉆機的分類：天井鉆機的分類有很多種，但是根據(jù)其安裝位置和方向可以將天井鉆機分為三類：第一類：鉆機安裝位置位于上水平，導(dǎo)孔方向由上向下，拆導(dǎo)孔鉆頭與擴孔鉆頭接頭位置位于下水平，擴孔方向由上向下。第二類：鉆機安裝位置位于下水平，導(dǎo)孔方向由下向上，拆導(dǎo)孔鉆頭與擴孔鉆頭接頭位置位于上水平，擴孔方向由上向下。第三類：鉆機安裝位置位于下水平，無導(dǎo)孔，擴孔方向由上向下。就天井鉆機的應(yīng)用范圍來說，天井鉆機的應(yīng)用極其之廣泛，在煤炭系統(tǒng)中，天井鉆機可以用于采區(qū)鳳眼、溜煤眼、瓦斯抽放孔、安全救護鉆孔、通風(fēng)井和下料井等等。在水電系統(tǒng)中，天井鉆機可以用做各種導(dǎo)井、施工期間通風(fēng)豎井、加固鉆孔以及地下永久建筑等等。在金屬采礦工業(yè)中，天井鉆機可以用于各種溜井、采風(fēng)煤眼、通風(fēng)孔等等。我國經(jīng)濟水平的發(fā)展離不開礦業(yè)的高速發(fā)展，21世紀(jì)被稱為“地下空間”的世紀(jì)，采礦工程的安全性和高效性現(xiàn)在越來越受人民的關(guān)注。人類開發(fā)礦產(chǎn)資源的方式由原來的露天開采到井工開采，直到20世紀(jì)人類才形成了一套完整的礦井建設(shè)技術(shù)工藝。礦井建設(shè)是一個統(tǒng)稱，因為在開展采礦工作的時候，需要在巖石壁里面建立地下空間。地下空間的作用是包括人員、物料、礦石的運輸以及通風(fēng)排水等。完成這一系列的工程建設(shè)成為礦井建設(shè)。完成這些工作必不可少的一個工具就是天井鉆機。一般的礦山使用天井掘進用導(dǎo)10%左右，占到采切工程量的20%左右。但是目前來說，我國大部分礦井在進行礦業(yè)工作的時候仍然用普通法或吊罐法。礦山工程本身就是危險度極高的工程，其中夾雜了很多自然的不確定性。人工爆炸法：這種爆破方法一次只能前進大約1.5米，后期需要礦工進行施工，施工進度十分緩慢。而且這種方式的危險系數(shù)極高，容易發(fā)生炮煙中毒、物體打擊、高物墜落、觸電等等。更主要的是爆炸后的天井的頂板易松動，容易發(fā)生塌方等事故。吊罐法：理論上講這種方法和人工爆破法類似，但其是先鉆好中心孔后，然后用吊罐載人進行施工。危險因素同樣很多。所以用天井鉆機進行礦業(yè)的施工是理論上比較好的一種選擇。

2 天井鉆機在錫鐵山鉛鋅礦中的應(yīng)用

（1）天井鉆機的工作原理。前面已經(jīng)詳細(xì)介紹天井鉆機的詳細(xì)構(gòu)成，天井鉆機的工作原理為泵站上的電動機帶動主電動機，主泵電動機通過帶動軸向柱塞，軸向柱塞將壓力油送進平行串聯(lián)油缸，從而使減速箱上下運動，從而減速箱帶動鉆桿和鉆頭，從而完成作業(yè)。

（2）天井鉆機施工所需要的基礎(chǔ)條件。①電力供給：因為開采金屬礦需要用到天井鉆機作業(yè)，天井鉆機這樣的大型設(shè)備耗電量再加上其他輔助設(shè)備冷卻水泵等耗電量非常大。所以電壓必須不能低于380V。②水源供給：水源的供給不能小于每小時35m3～45m3，水的用途主要是用來天井鉆機在進行導(dǎo)孔鉆進時循環(huán)排渣、冷卻液壓系統(tǒng)和冷卻擴孔時的巖滾刀。③道路和場地：道路必須能夠承受大型機器的重量，施工場地必須足夠大，可以放開吊車汽車等大型設(shè)備。④其他設(shè)施：主要包括循環(huán)池和基座。循環(huán)池的主要作用為用于返渣水的沉淀。因為天井鉆機除渣所用的水量比較大，所以循環(huán)池必須提前設(shè)計好大小。對于基座主要有兩點要去：第一點就是基座必須建在基巖上，只有這樣才能保證天井鉆機的穩(wěn)定，如果天井鉆機不穩(wěn)定的話，可能會導(dǎo)致鉆孔傾斜，嚴(yán)重時可引起塌方等重大安全事故。第二點就是基座必須設(shè)置排渣口，設(shè)置排渣口的主要目的是可以第一時間將礦渣沖走，防止因為礦渣聚集引發(fā)卡鉆事故，造成經(jīng)濟上的損失。

（3）天井鉆機施工特點和注意事項。①天井鉆機在進行施工的時候最常見的問題是鉆孔傾斜。使得鉆孔傾斜的主要原因為鉆壓過大。但是也不能鉆壓過小，鉆壓過小可能會影響施工進度。所以在使用天井鉆機進行施工的時候，一開始必須選用低鉆壓，隨著深度的加深，逐漸加大鉆壓，從而保證鉆孔不會傾斜而且保證施工進度。②隨著鉆機作業(yè)的不斷進行，深度也越來越深，由于鉆桿很長，在底部鉆桿容易發(fā)生傾斜，導(dǎo)致作業(yè)失敗。所以在用天井鉆機進行作業(yè)的時候，尤其在鉆深孔的時候必須加設(shè)穩(wěn)定鉆桿，其目的就是為了防止深部的鉆桿發(fā)生傾斜。理論上我們要加三根穩(wěn)定鉆桿，在10m內(nèi)配兩根，20m內(nèi)配一根，40m內(nèi)配一根。穩(wěn)定桿不能放的過多，放的過多會影響排渣。

（4）施工過程遇到的問題及其解決方案。在施工過程中容易鉆進塌孔，其主要原因有兩點，第一就是選擇的開礦位置巖石過于疏松。第二個為洗井液在工作過程中丟失，導(dǎo)致壓力不足。預(yù)防措施主要為：在鉆井過程中時刻注意洗井液有無缺失，如有缺失，應(yīng)該立即進行補充。

3 總結(jié)

天井鉆機在進行采礦的時候其優(yōu)越性非常明顯，主要有幾下幾條：①施工相對其他方式要安全，工作人員不需進入礦內(nèi)。而且工作效率也得到了極大的提高。②施工質(zhì)量好，因為天井鉆機主要采用滾刀機械破巖，對周圍的巖石破壞性小，而且不需要后期進行特殊處理。③用天井鉆機進行采礦，不會對周圍的巖石產(chǎn)生破壞，所以后期的維護費用很低。④此方法幾乎為全自動，大大降低了人力勞動。⑤因為其工作效率高，可以節(jié)省很多準(zhǔn)備巷道的工作，節(jié)約資金和時間。所以天井鉆機在采礦工作中的重要性是不可估量的，我們應(yīng)該在實踐中積極汲取經(jīng)驗，進行改進，爭取使得天井鉆機在錫鐵山鉛鋅礦的采礦工作中發(fā)揮更大的作用。