夏甸金礦七號(hào)主豎井快速掘進(jìn)爆破方案的研究

孫書彬,王 禎

(招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦, 山東招遠(yuǎn)市 265418)

夏甸金礦七號(hào)主豎井快速掘進(jìn)爆破方案的研究

孫書彬,王 禎

(招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦, 山東招遠(yuǎn)市 265418)

為了使主豎井基建工程快速投入使用,招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦研究開發(fā)了一種安全高效的豎井快速掘進(jìn)方案,采用直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案使每班爆破進(jìn)尺均在 4 m以上,炮眼利用率達(dá)到了 90%以上,每月總進(jìn)尺都在 100 m以上。該方法的有效實(shí)施滿足了該礦生產(chǎn)的需求,為該礦創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

夏甸金礦;爆破方案;豎井掘進(jìn);爆破參數(shù)

1 礦井基本條件

招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦 7號(hào)明豎井掘、砌工程于 2010年 5月份開始施工,該井井深為891.100 m,地面標(biāo)高為 164.100 m,井底標(biāo)高為-727 m,設(shè)有 4個(gè)水平,2個(gè)裝載硐室,7#礦區(qū)主豎井設(shè)計(jì)凈直徑 Ф5.5 m,掘進(jìn)直徑 Ф6.1 m,壁厚 300 mm,掘進(jìn)斷面 S=29.21 m2,合同工期為 335 d。井筒所揭露的巖石主要為花崗巖及斜長角閃巖,巖石硬度系數(shù) f均達(dá)到 12以上,巖石為層理發(fā)育,巖石硬度系數(shù) f=12～14,屬堅(jiān)硬巖石,井筒涌水量 ＜5 m3/h,施工期間未見涌水,+7 m以上段有少量滲水。

該豎井掘進(jìn)鑿巖的鉆孔設(shè)備為南京伊頓YGZ70型導(dǎo)軌式中心回轉(zhuǎn)傘型鑿巖機(jī),該設(shè)備采用6臂 6鉆傘形鉆架鑿巖,鉆架收攏后的直徑為 1.8 m,因傘鉆無法開鑿圈徑小于 1.8 m的孔。鉆桿采用遼寧蓮花山產(chǎn)的 Ф22 mm六角中空螺紋釬桿,鉆桿開始用 4.7 m,后用 5.2 m 2種。鉆頭采用柱齒型硬質(zhì)合金鉆頭,硬質(zhì)合金型號(hào)為 YG15,鉆頭開始用直徑為 Ф40 mm,后改用直徑為 Ф55 mm。

依據(jù)井筒直徑及井深、地質(zhì)情況,提升選用雙提升,提升機(jī)型號(hào)為 JKZ-2.8/15.5、JKZ-3.2/15.5,電機(jī)功率分別為 1000,1200 kW。鑿井穩(wěn)車共 13臺(tái),分別為 4臺(tái) JZ-25/1000吊盤穩(wěn)車,2臺(tái) JZ-16/1000穩(wěn)繩穩(wěn)車,3臺(tái) JZ-16/1000模板穩(wěn)車,2臺(tái)2JZ-16/1000壓風(fēng)及風(fēng)筒穩(wěn)車,1臺(tái) JZ-16/1000抓巖機(jī)穩(wěn)車,1臺(tái) JZA-15/1000安全梯穩(wěn)車。

井下供風(fēng)選用 2臺(tái) 40 m3壓風(fēng)機(jī),1臺(tái) 20 m3壓風(fēng)機(jī),型號(hào)為 DGL40/0.8及 DGL20/0.8。

2 施工過程中的問題

夏甸金礦七號(hào)明豎井掘、砌施工是招金礦業(yè)股份有限公司有史以來第一次采用傘型鑿巖機(jī)進(jìn)行下掘施工的豎井,施工單位也是第一次涉足非煤礦山的掘砌工程,傘型鑿巖機(jī)從未施工過巖石硬度系數(shù)f達(dá)到 8以上的的掘進(jìn)工程。由于施工初期對巖石的巖性不了解,爆破參數(shù)設(shè)置不甚合理:打眼深度為4.3～4.5 m,鉆孔直徑為 Ф43 mm,選用炸藥為巖32#乳化炸藥,藥管直徑為 Ф32 mm,爆破面布置炮眼約為 115個(gè)左右,掏槽形式為楔型,每次爆破進(jìn)尺為 2.6～3.2 m,裝藥量為 320 kg左右。爆破效果不理想,致使施工進(jìn)度較慢。根據(jù)施工設(shè)計(jì),井筒掘砌需 100 m/月,按常規(guī)的掘進(jìn)技術(shù)方案基本滿足不了進(jìn)度要求。為解決上述問題,夏甸金礦組織相關(guān)人員對布眼方式進(jìn)行了試驗(yàn)探討,提出了 2種方案進(jìn)行比較。

3 豎井掘進(jìn)鑿巖方案的選擇

根據(jù)豎井掘進(jìn)直徑,按照炮眼圈徑和井徑的合理比值,設(shè)計(jì)開發(fā)了 2種鑿巖方案,一種采用二階漏斗式掏槽爆破,另一種采用直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽。

3.1 二階漏斗式掏槽爆破方案

該方案炮孔在掘進(jìn)斷面上布置 5圈,計(jì) 96個(gè)孔,具體方案見圖1。井筒掘進(jìn)爆破用 Ф32×200 mm乳化炸藥,裝藥量在 320 kg左右。雷管采用半秒差 1～6段非電塑料導(dǎo)爆管雷管引爆。根據(jù)該工程具體技術(shù)參數(shù)以及月成井計(jì)劃,按月成井 100 m計(jì)算確定爆破參數(shù)。炮孔深度為 4.209 m,輔助孔和周邊孔深度為 4.2 m,掏槽孔深度為 4.4 m。炮孔直徑一般比鉆頭直徑大一點(diǎn),輔助孔和周邊孔直徑Ф41 mm。

圖1 二階漏斗式掏槽爆破方案

實(shí)踐證明,該方法爆破并不理想,每班只能爆破3.0 m左右,達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

3.2 直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案

該方案炮孔在掘進(jìn)斷面上布置 6圈,計(jì) 85個(gè)孔。全部為垂直炮孔,分 4段起爆。掏槽孔和其它孔全部為直徑 Ф56 mm的孔,其中中間 4個(gè)為菱形孔,2個(gè)對角線遠(yuǎn)的空孔不裝藥,2個(gè)對角線近的空孔裝藥,全部用傘鉆開鑿。具體方案如圖2所示。

圖2 直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案

夏甸金礦積極協(xié)調(diào)民爆單位及炸藥生產(chǎn)廠家,及時(shí)定制較大直徑藥卷,將原使用的 Ф32的巖石 2#乳化炸藥改為 Ф45×560 mm的巖石 2#乳化炸藥,每次爆破裝藥量為 20箱,約為 420 kg。雷管采用半秒差 1～4段非電塑料導(dǎo)爆管雷管引爆。

根據(jù)該工程具體技術(shù)參數(shù)以及月成井計(jì)劃,按月成井 100 m計(jì)算確定爆破參數(shù)。炮孔平均深度為4.8 m,掏槽孔、輔助孔和周邊孔深度全為 4.8 m。掏槽孔、輔助孔和周邊孔直徑全為 Ф56 mm。

實(shí)踐證明,此種方法爆破比較理想,每班爆破均在 4 m以上,炮眼利用率達(dá)到了 90%以上,每月進(jìn)尺都在 100 m以上,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。每班比原來掘進(jìn)方案快 1 m,縮短施工時(shí)間達(dá) 74 d。

4 勞動(dòng)組織

施工實(shí)行 24 h工作制度,各個(gè)工序輪流進(jìn)行 1次就是 1個(gè)作業(yè)循環(huán)。施工作業(yè)循環(huán)見表1。

表1 作業(yè)循環(huán)

5 結(jié) 論

直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案應(yīng)用后,11月份共完成進(jìn)尺 106.7 m,其間因絞車及抓巖機(jī)等故障問題停產(chǎn)接近 2 d時(shí)間,正常施工進(jìn)度應(yīng)在 115 m/月左右。通過對掏槽眼方式、炸藥的調(diào)整及施工實(shí)踐,證明在金屬礦山巖石硬度系數(shù)達(dá)到12以上時(shí),使用傘鉆鑿巖爆破達(dá)到快速施工是可行的,施工的關(guān)鍵問題是采用合理的爆破參數(shù)及使用與之相適應(yīng)的炸藥,同時(shí)對各工序轉(zhuǎn)換及勞動(dòng)組織進(jìn)行合理的分配,這樣就可達(dá)到快速施工的目的。

該方案的成功實(shí)施達(dá)到了大豎井快速掘進(jìn)的目的,為七號(hào)明豎井的早日投產(chǎn)做出了貢獻(xiàn),為夏甸金礦今后更快更好的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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2011-05-25)

孫書彬(1970-),男,山東招遠(yuǎn)人,工程師,從事礦山工程技術(shù)管理工作。