M礦豎井施工一次成井技術(shù)的應(yīng)用

侯正敏 韓鵬舉

摘 要：M礦一期938m階段豎井施工過程中，采用了多種施工方法，但均存在著施工安全風(fēng)險高、進(jìn)度緩慢等問題，本文分析了豎井施工時采用Simba1354鑿巖臺車一次成井工藝技術(shù)，并對其進(jìn)行分析優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：豎井施工；一次成井技術(shù)；安全風(fēng)險

引言

M礦938m階段依據(jù)礦體開采技術(shù)條件，采用垂直礦體走向布置進(jìn)路方式。分段高度15米，進(jìn)路間距18米，每4～5條進(jìn)路構(gòu)成1個礦塊，每個礦塊布置1條礦石溜井，每兩個礦塊布置1條巖石溜井。在礦體下盤布置1條脈外聯(lián)絡(luò)道，把進(jìn)路、溜井和風(fēng)井連接起來，作為出礦、通風(fēng)、設(shè)備的聯(lián)絡(luò)通道。豎井井深132米，在工程建設(shè)過程中采用普通法，施工難度大、安全風(fēng)險高，嚴(yán)重影響地下礦生產(chǎn)組織。

1 Simba1354鑿巖臺車豎井鑿巖可行性分析

（1）Simba1354鑿巖臺車性能分析：臺車配備頂錘式液壓鑿巖 機(jī)，可以鉆鑿直徑51–89（102）mm的中深孔，自動接桿鉆孔可達(dá)42米。俯仰、旋轉(zhuǎn)、擺臂及平移滑臺，準(zhǔn)確平滑的定位?？墒┕ど舷蚺诳缀推叫信诳?，環(huán)形炮孔施工時推進(jìn)梁傾斜角度45度。M礦豎井施工采用上向垂直中深孔，孔深約12.6米，在設(shè)備性能上可以滿足豎井施工。

（2）安全分析：該工藝中施工人員在平巷內(nèi)操作鑿巖臺車施工上向傾斜、垂直炮孔，施工作業(yè)環(huán)境安全、并采用機(jī)械化作業(yè)、安全風(fēng)險可控。

（3）類似施工實踐：M礦早在1115m分段使用Simba1354鑿巖臺車首次進(jìn)行無切割天井試驗，并在1070m分段東部回采施工中得到應(yīng)用，積累了一定理論實踐經(jīng)驗。

2 臺車施工豎井試驗

2.1 試驗要點(diǎn)

（1）井筒底部巷道頂板鑿巖區(qū)域的修整，利于臺車孔口精準(zhǔn)鑿巖。

（2）探測施工范圍內(nèi)的圍巖等級、水文條件。

（3）探索適合M礦施工條件的，經(jīng)濟(jì)合理的孔網(wǎng)參數(shù)。

（4）在裝藥密度、結(jié)構(gòu)，裝藥量、起爆方式等進(jìn)行優(yōu)化。

（5）作業(yè)效率、安全系數(shù)綜合對比分析。

2.2 試驗位置選擇

（1）對成井井壁質(zhì)量要求較低，井位可調(diào)整，對生產(chǎn)的影響可控。

（2）圍巖、水文條件好。

（3）就近公輔設(shè)施原則。

結(jié)合M礦豎井施工和生產(chǎn)現(xiàn)狀，選擇在1#采區(qū)進(jìn)風(fēng)井1022m-1038m段試驗。

2.3 豎井試驗

2.3.1布孔設(shè)計

因采用一次成井爆破技術(shù)，必須使用大直徑空孔作為補(bǔ)償空間，首次在1038-1054段3#進(jìn)風(fēng)井試驗，設(shè)計采用12個76mm直徑的空孔代替，其余掏槽孔，輔助孔和周邊孔由內(nèi)而外布置，一次爆破成井?？拙W(wǎng)參數(shù)為孔深12.6，傾角90°，掏槽孔邊孔距0.05米，輔助孔間距0.3-0.6米，周邊孔0.8米。

2.3.2設(shè)計改進(jìn)

根據(jù)Simba1354臺車的施工特點(diǎn)，施工邊孔距0.05米難度大，將掏槽孔邊距調(diào)整為0.1米。掏槽補(bǔ)償空間將受到限制，設(shè)計先施工掏槽孔，先爆破作業(yè)，根據(jù)爆破效果再施工其它鉆孔。

2.3.3爆破方案

掏槽孔爆破時，中心裝1段、2段導(dǎo)爆管雷管、外圍依次裝2段導(dǎo)爆管雷管4個孔、3段導(dǎo)爆管雷管4個孔，采用孔底反向起爆。

2.3.4擴(kuò)刷成井

掏槽爆破后渣石清理干凈，再次使用臺車進(jìn)行全斷面鑿巖。

設(shè)計47個孔，其中擴(kuò)刷成井29個孔，孔間距0.7米。采用半秒導(dǎo)爆管雷管連接導(dǎo)爆索傳爆炮孔內(nèi)散裝膨化硝銨炸藥。爆破后下部井口邊緣明顯無破碎，井筒豎直，筒壁光滑，井筒高度12.6米，與上部1054m貫通，達(dá)到設(shè)計要求。

2.4 試驗改進(jìn)

2.4.1布孔設(shè)計

在1022-1038段3#進(jìn)風(fēng)井改井試驗，設(shè)計57個孔，掏槽孔、空孔邊到孔邊0.1米、輔助孔邊到空孔邊0.1米，周邊孔0.25米至0.5米，孔底抵抗線0.6米，即裝藥孔設(shè)計為11.4米，不裝藥的空孔與上分層打透，即不裝藥孔設(shè)計12.0米，8個不裝藥的空孔均勻布置在周圍；本次掏槽設(shè)計不變，其余孔加密，孔間距加密為0.5米。

2.4.2爆破方案

掏槽孔爆破時，孔網(wǎng)參數(shù)不變，改變導(dǎo)爆管雷管段位。

中心裝1段、3段導(dǎo)爆管雷管、外圍依次裝7段導(dǎo)爆管雷管4個孔、9段導(dǎo)爆管雷管4個孔，采用孔口正向起爆。

其它擴(kuò)井孔采用半秒導(dǎo)爆管雷管連接導(dǎo)爆索傳爆炮孔內(nèi)散裝膨化硝銨炸藥。

2.4.3爆破效果

掏槽爆破后，下端孔口完好，孔口各個炮孔形狀均較好，孔內(nèi)約0.3m以上破碎，爆破直徑約1米。經(jīng)第二次擴(kuò)井爆破后，1022-1038段3#進(jìn)風(fēng)井爆破達(dá)到設(shè)計要求。

3 臺車施工豎井的應(yīng)用與推廣

總結(jié)分析M礦3#進(jìn)風(fēng)井1022-1054m段的試驗參數(shù)及成果，根據(jù)938m～1070m天井施工進(jìn)度，將鑿巖臺車中深孔施工豎井技術(shù)應(yīng)用于1022-1054m段礦井11、1038-1070m段2#回風(fēng)井、972-1038m段1#進(jìn)風(fēng)井豎井施工中，爆破后的成井均達(dá)到設(shè)計要求。

4 效益對比分析

4.1 安全效益

采用普通法施工豎井時，作業(yè)人員長時間暴露在井頂、壁下，面臨頂板失穩(wěn)造成頂板事故的風(fēng)險；普通法作業(yè)環(huán)境差，易造成職業(yè)?。回Q井分段高度達(dá)17米，鑿巖、爆破作業(yè)人員均為高空作業(yè)；天井爆破后炮煙擴(kuò)散緩慢，是炮煙中毒的主要誘因。

采用中深孔臺車鑿巖一次成井豎井作業(yè)時，全流程工序均在聯(lián)絡(luò)平巷內(nèi)完成，直接避免了上述危害，從本質(zhì)上降低了安全風(fēng)險。

4.2 施工效率

采用普通法掘進(jìn)豎井時，需要多次搭設(shè)平臺、鑿巖、爆破、出渣和通風(fēng)的循環(huán)作業(yè)；

而采用中深孔鑿巖臺車鑿巖，應(yīng)用一次爆破成井技術(shù)施工豎井，使M礦938m階段豎井施工周期縮短，為實現(xiàn)地下礦三級礦量平衡創(chuàng)造良好條件。

參考文獻(xiàn)

[1]礦山采礦設(shè)計手冊 井巷工程卷.《礦山采礦設(shè)計手冊》編輯委員會.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2007：221-229

[2]爆破設(shè)計與施工.汪旭光.北京.冶金工業(yè)出版社.2016：195-308

作者簡介：

侯正敏（1981.11）男，富蘊(yùn)蒙庫鐵礦有限責(zé)任公司，采礦工程師。

韓鵬舉（1988.09）男，富蘊(yùn)蒙庫鐵礦有限責(zé)任公司，采礦助理工程師。