夏甸金礦七號主豎井快速掘進爆破方案的研究

孫書彬,王 禎

(招金礦業股份有限公司夏甸金礦, 山東招遠市 265418)

夏甸金礦七號主豎井快速掘進爆破方案的研究

孫書彬,王 禎

(招金礦業股份有限公司夏甸金礦, 山東招遠市 265418)

為了使主豎井基建工程快速投入使用,招金礦業股份有限公司夏甸金礦研究開發了一種安全高效的豎井快速掘進方案,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尺均在 4 m以上,炮眼利用率達到了 90%以上,每月總進尺都在 100 m以上。該方法的有效實施滿足了該礦生產的需求,為該礦創造了巨大的經濟效益。

夏甸金礦;爆破方案;豎井掘進;爆破參數

1 礦井基本條件

招金礦業股份有限公司夏甸金礦 7號明豎井掘、砌工程于 2010年 5月份開始施工,該井井深為891.100 m,地面標高為 164.100 m,井底標高為-727 m,設有 4個水平,2個裝載硐室,7#礦區主豎井設計凈直徑 Ф5.5 m,掘進直徑 Ф6.1 m,壁厚 300 mm,掘進斷面 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 f均達到 12以上,巖石為層理發育,巖石硬度系數 f=12～14,屬堅硬巖石,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。

該豎井掘進鑿巖的鉆孔設備為南京伊頓YGZ70型導軌式中心回轉傘型鑿巖機,該設備采用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合金鉆頭,硬質合金型號為 YG15,鉆頭開始用直徑為 Ф40 mm,后改用直徑為 Ф55 mm。

依據井筒直徑及井深、地質情況,提升選用雙提升,提升機型號為 JKZ-2.8/15.5、JKZ-3.2/15.5,電機功率分別為 1000,1200 kW。鑿井穩車共 13臺,分別為 4臺 JZ-25/1000吊盤穩車,2臺 JZ-16/1000穩繩穩車,3臺 JZ-16/1000模板穩車,2臺2JZ-16/1000壓風及風筒穩車,1臺 JZ-16/1000抓巖機穩車,1臺 JZA-15/1000安全梯穩車。

井下供風選用 2臺 40 m3壓風機,1臺 20 m3壓風機,型號為 DGL40/0.8及 DGL20/0.8。

2 施工過程中的問題

夏甸金礦七號明豎井掘、砌施工是招金礦業股份有限公司有史以來第一次采用傘型鑿巖機進行下掘施工的豎井,施工單位也是第一次涉足非煤礦山的掘砌工程,傘型鑿巖機從未施工過巖石硬度系數f達到 8以上的的掘進工程。由于施工初期對巖石的巖性不了解,爆破參數設置不甚合理: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個左右,掏槽形式為楔型,每次爆破進尺為 2.6～3.2 m,裝藥量為 320 kg左右。爆破效果不理想,致使施工進度較慢。根據施工設計,井筒掘砌需 100 m/月,按常規的掘進技術方案基本滿足不了進度要求。為解決上述問題,夏甸金礦組織相關人員對布眼方式進行了試驗探討,提出了 2種方案進行比較。

3 豎井掘進鑿巖方案的選擇

根據豎井掘進直徑,按照炮眼圈徑和井徑的合理比值,設計開發了 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

該方案炮孔在掘進斷面上布置 5圈,計 96個孔,具體方案見圖1。井筒掘進爆破用 Ф32×200 mm乳化炸藥,裝藥量在 320 kg左右。雷管采用半秒差 1～6段非電塑料導爆管雷管引爆。根據該工程具體技術參數以及月成井計劃,按月成井 100 m計算確定爆破參數。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,輔助孔和周邊孔直徑Ф41 mm。

圖1 二階漏斗式掏槽爆破方案

實踐證明,該方法爆破并不理想,每班只能爆破3.0 m左右,達不到設計要求。

3.2 直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案

該方案炮孔在掘進斷面上布置 6圈,計 85個孔。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個為菱形孔,2個對角線遠的空孔不裝藥,2個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

夏甸金礦積極協調民爆單位及炸藥生產廠家,及時定制較大直徑藥卷,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段非電塑料導爆管雷管引爆。

根據該工程具體技術參數以及月成井計劃,按月成井 100 m計算確定爆破參數。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,炮眼利用率達到了 90%以上,每月進尺都在 100 m以上,達到設計要求。每班比原來掘進方案快 1 m,縮短施工時間達 74 d。

4 勞動組織

施工實行 24 h工作制度,各個工序輪流進行 1次就是 1個作業循環。施工作業循環見表1。

表1 作業循環

5 結 論

直眼菱形對角裝藥加楔形輔助掏槽爆破方案應用后,11月份共完成進尺 106.7 m,其間因絞車及抓巖機等故障問題停產接近 2 d時間,正常施工進度應在 115 m/月左右。通過對掏槽眼方式、炸藥的調整及施工實踐,證明在金屬礦山巖石硬度系數達到12以上時,使用傘鉆鑿巖爆破達到快速施工是可行的,施工的關鍵問題是采用合理的爆破參數及使用與之相適應的炸藥,同時對各工序轉換及勞動組織進行合理的分配,這樣就可達到快速施工的目的。

該方案的成功實施達到了大豎井快速掘進的目的,為七號明豎井的早日投產做出了貢獻,為夏甸金礦今后更快更好的發展奠定了基礎。

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2011-05-25)

孫書彬(1970-),男,山東招遠人,工程師,從事礦山工程技術管理工作。