鏡鐵山礦掘進(jìn)工藝管理與研究

摘 要:礦山掘進(jìn)工藝的優(yōu)劣很大程度取決于鑿巖設(shè)備的性能和鑿巖人員的操作水平，目前，Boomer282臺(tái)車在國(guó)內(nèi)大中型礦山中使用廣泛，Boomer282臺(tái)車也具備了較高的鑿巖性能，對(duì)提高礦山的掘進(jìn)水平起到了重要作用。掘進(jìn)工藝的單炮進(jìn)尺穩(wěn)定是生產(chǎn)計(jì)劃的保證，也是從事礦山管理技術(shù)人員需要解決的難題。鏡鐵山礦樺樹溝礦區(qū)掘進(jìn)工藝已具備較高水平，平均單炮進(jìn)尺已突破2.9m，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。

關(guān)鍵詞:掘進(jìn)工藝Boomer282臺(tái)車礦山管理單炮進(jìn)尺

中圖分類號(hào):TD263.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(a)-0044-02

隨著礦山管理的精細(xì)化，采礦各工序的生產(chǎn)計(jì)劃、組織在礦山管理中越來(lái)重要。“采掘并舉、掘進(jìn)先行”是礦山生產(chǎn)的指導(dǎo)方針，掘進(jìn)工序的生產(chǎn)計(jì)劃和組織對(duì)后續(xù)采礦工序影響較大，也體現(xiàn)了掘進(jìn)工序在礦山管理中的重要性。

單炮進(jìn)尺又稱循環(huán)進(jìn)尺，是指掘進(jìn)工序中在巷道掌子面鑿巖炮孔、裝藥爆破一次循環(huán)工作后前進(jìn)的距離。單炮進(jìn)尺是衡量平巷掘進(jìn)工藝水平的一個(gè)重要指標(biāo)，提高單炮進(jìn)尺，不僅能縮短平巷掘進(jìn)的循環(huán)時(shí)間，降低炸藥單耗，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，還具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)不同礦山使用的鑿巖設(shè)備不同，地質(zhì)構(gòu)造和巖石類型的獨(dú)特性和差異性，提高了對(duì)掘進(jìn)工藝的技術(shù)要求。目前，由于鏡鐵山樺樹溝礦區(qū)Ⅰ、Ⅱ礦體地質(zhì)條件的差異性，單炮進(jìn)尺波動(dòng)大，嚴(yán)重影響采準(zhǔn)工序的計(jì)劃和生產(chǎn)組織，給管理上帶來(lái)了很大的不便。保持平巷掘進(jìn)單炮進(jìn)尺的穩(wěn)定，也是近年來(lái)礦山技術(shù)管理人員值得去探討的課題。

1 樺樹溝礦區(qū)概況

鏡鐵山樺樹溝礦區(qū)是一座生產(chǎn)了30多年的大型地下礦山，是酒鋼生產(chǎn)主要鐵礦石原料基地。樺樹溝礦區(qū)礦體屬于急傾斜厚礦體，礦石和圍石穩(wěn)定，全礦區(qū)礦石多為混合礦石，地表淺部多為褐鐵、菱鐵、鏡鐵三種組成的混合礦，僅在深部有菱鐵、鏡鐵兩種組成的混合礦。礦石的比重平均為3.6t/m3;巖石的比重平均為2.87t/m3;礦石的普氏硬度平均為14;巖石的普氏硬度平均為9;礦石的自然安息角為40°16`。

1.1 樺樹溝平巷掘進(jìn)工藝

樺樹溝礦區(qū)采取平硐加溜井的開拓方式，使用無(wú)底柱分段崩落法，階段運(yùn)輸巷道采用脈外平巷加穿脈布置。目前掘進(jìn)工序主要是穿脈平巷和切割平巷的掘進(jìn)工作，巷道斷面采用1/3標(biāo)準(zhǔn)三心拱斷面，尺寸為3.8m×4.2m，斷面面積為14.7m2。

平巷掘進(jìn)采用Boomer282全液壓雙臂掘進(jìn)臺(tái)車鑿巖，釬頭直徑為48mm和76mm兩種，釬桿長(zhǎng)度為3.7m，鉆孔深一般為3.2m～3.3m。目前，Boomer282全液壓雙臂掘進(jìn)臺(tái)車因機(jī)械化程度高，靈活方便，且炮孔的精確度高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛使用，為提高掘進(jìn)工藝水平提供了保障。炮孔設(shè)計(jì)采用五星掏槽法，布孔方案由技術(shù)員根據(jù)現(xiàn)在情況設(shè)計(jì)，目前炮孔設(shè)計(jì)已形成成熟的方案。掘進(jìn)過(guò)程中，操作人員根據(jù)炮孔布孔方案在掌子面掘鑿炮孔，炮孔必須垂直于掌子面。五星掏槽法簡(jiǎn)單易于操作，掘進(jìn)操作人員更容易操作和掌握，使其它炮孔布局更合理。爆破工作是在鑿巖人員完成炮孔鑿巖后進(jìn)行，目前掘進(jìn)爆破采用通過(guò)起爆藥包起爆膨化銨油炸藥的方式爆破，起爆藥包選用2#巖石乳化炸藥。爆破后的礦堆采用EST-5C電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)。電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)靈活，活動(dòng)范圍大，更能滿足掘進(jìn)工序的要求。

1.2 常用炮孔布孔方案

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐摸索，不斷對(duì)炮孔方案進(jìn)行優(yōu)化，目前常用布孔方案圖1。設(shè)計(jì)中使用2～10段雷管，1段雷管用于起爆爆破網(wǎng)絡(luò)。各段雷管爆破的最小抵抗線見常用布孔方案圖1。布孔設(shè)計(jì)采用五星掏槽法，中心孔位于掌子面中線上，距底板1.2m，孔徑為76mm。空孔4個(gè)，孔徑76mm。裝藥孔孔徑48mm，每孔裝藥量為1.18kg/m。

2 單炮進(jìn)尺

目前樺樹溝平巷掘進(jìn)平均單炮進(jìn)尺能保持在2.9m以上，已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，但受多種因素影響，單炮進(jìn)尺波動(dòng)較大，給生產(chǎn)組織和管理帶來(lái)不便。礦山技術(shù)管理人員不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，一直致力于解決此項(xiàng)難題，通過(guò)堅(jiān)持不懈的努力，已形成了較系統(tǒng)的管理方案。單炮進(jìn)尺受多方面因素的影響，經(jīng)過(guò)多年來(lái)掘進(jìn)工序的生產(chǎn)實(shí)踐，分析各類影響因素，大致可以概括為以下幾個(gè)方面。

2.1 巖性變化

巖性變化是影響單炮進(jìn)尺一個(gè)很重要的因素。在平巷掘進(jìn)工作中，由于受礦體的變化，巖層的變化等地質(zhì)情況變化的影響，降低爆破效果，使單炮進(jìn)尺波動(dòng)較大，給掘進(jìn)工作的帶來(lái)諸多困難。因此，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的管理也是掘進(jìn)工序的重點(diǎn)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤記錄和總結(jié)，目前已形成兩套具體管理方案。

當(dāng)巖性變化不大時(shí)，分為巖性較軟和巖性較硬兩種情況。巖性較軟時(shí)，礦石結(jié)構(gòu)一般較破碎，爆破時(shí)有效能量較大，為充分利用爆破能量，適當(dāng)放大掏槽眼距，一般情況在10～30mm。試驗(yàn)過(guò)程中，3#眼經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)晶盲殘跑，原因?yàn)橹行难郏?#）爆破的能量過(guò)大，向周邊釋放能量時(shí)擠壓3#眼區(qū)域，使3#眼出現(xiàn)“擠死現(xiàn)象”，即結(jié)晶盲殘跑，因此，適當(dāng)放大掏槽眼距能有效利用爆破能量。巖性較硬時(shí)，巖石結(jié)構(gòu)一般較密實(shí)，爆破時(shí)克服巖石壓力會(huì)損失一部分能量，使有效爆破能量減少，屆時(shí)可采取適當(dāng)減小掏槽眼距，一般在10～20mm。

當(dāng)巖性變化很大時(shí)，一般情況是巖石硬度大大超過(guò)平均值，技術(shù)人員對(duì)布孔方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成補(bǔ)充布孔方案見圖2。補(bǔ)充方案提高了掏槽眼的位置，掏槽眼與地板距離為1.7m，增加了一個(gè)外層輔助眼，輔助眼隨掏槽眼位置而變化見圖2，其他情況與常用布孔方案變化不大。此套方案改變掏槽位置，增加炮孔，能增加爆破能量，有效增加單炮進(jìn)尺。受地質(zhì)條件所致，此方案試驗(yàn)較少。

2.2 鑿巖布孔

平巷掘進(jìn)的主要工作是鑿巖，鑿巖質(zhì)量的好壞也直接影響爆破效果，從而決定了單炮進(jìn)尺，鑿巖質(zhì)量主要有幾個(gè)方面的影響因素，技術(shù)人員針對(duì)布孔的影響因素，也采取了相應(yīng)的解決措施。

2.2.1 平巷掘進(jìn)臺(tái)車

平巷掘進(jìn)使用Boomer282全液壓雙臂掘進(jìn)液壓臺(tái)車鑿巖，鑿巖臺(tái)車性能是炮孔質(zhì)量的保證，旋轉(zhuǎn)、沖擊、推進(jìn)壓力的匹配關(guān)系也是管理的重點(diǎn)。操作工在鑿巖過(guò)程中根據(jù)礦石性質(zhì)和鉆桿的撓性，開眼門時(shí)控制沖擊壓力和推進(jìn)壓力，保證眼門的位置合理。臺(tái)車開始鑿巖時(shí)，首先將推進(jìn)梁調(diào)整水平，并緊頂住掌子面;其次，將釬頭固定在夾釬器中，防止釬頭震動(dòng)幅度過(guò)大而影響布孔;最后，開眼門是調(diào)低沖擊壓力，以確保布孔質(zhì)量。當(dāng)遇到較硬巖層時(shí)，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整全沖擊壓力和推進(jìn)壓力，使鉆桿不發(fā)生彎曲，防止下栽眼的產(chǎn)生。另外，停車時(shí)臺(tái)車要與巷道平行，并定期對(duì)臺(tái)車進(jìn)行保養(yǎng)，減少對(duì)臺(tái)車性能的損傷。

2.2.2 布孔

根據(jù)布孔設(shè)計(jì)方案，操作人員在掌子面完成鑿巖工作，為保證孔位的正確和孔距的合理，在鑿巖前須確定巷道的中腰線。炮孔布置前采用線墜、油漆、塔尺、鋼尺等專用工具標(biāo)定巷道中心及輪廓。必須用油漆標(biāo)明巷道中心，巷道寬度，以及各孔的位置。炮孔布置中心孔坐標(biāo)與設(shè)計(jì)誤差不得超過(guò)±100mm，空孔、掏心炮孔、內(nèi)層輔助布孔誤差不得超過(guò)±50mm，外層輔助孔、周邊孔布孔誤差不得超過(guò)±100mm。巷道寬度炮孔開口按4.0m，高度頂孔開口距底孔按3.6m。另外，用油漆在掌子面標(biāo)注各孔具體位置，嚴(yán)格執(zhí)行布孔設(shè)計(jì)方案，確保各孔爆破時(shí)的最小抵抗線滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.3 鑿巖

鑿巖是整個(gè)施工過(guò)程的重點(diǎn)，鑿巖前的準(zhǔn)備工作就緒后，操作人員開啟臺(tái)車準(zhǔn)備鑿巖。鑿巖質(zhì)量一般由角度、孔位、孔距決定。

鉆桿角度直接影響炮孔質(zhì)量。當(dāng)鉆桿角度下偏時(shí)，炮孔下栽，爆破時(shí)，為拋擲礦石，部分能量克服礦石重力做功，能量損失影響爆破效果。當(dāng)鉆桿角度不平行時(shí)，偏差角度超過(guò)3°時(shí)，炮孔深度一般為3.3m，則孔底距偏差約為17cm，超過(guò)5°時(shí)，孔底距偏差約為30cm。另外，濕式鑿巖炮孔里一般殘留了水和渣，為了使水能自流下來(lái)，炮孔應(yīng)上偏。綜上所述，炮孔一般向上偏1°～2°。

在鑿巖前，部分孔位已經(jīng)在掌子面上標(biāo)注，鑿巖時(shí)，操作人員須將鉆頭定位在掌子面指定位置，開好眼門，在鑿巖100cm左右后將釬頭拔出，需重新調(diào)整角度后，保證炮孔的角度垂直掌子面，再繼續(xù)鑿巖，以確保鑿巖質(zhì)量。這樣可以確保各孔之間的最小抵抗線滿足爆破要求。臺(tái)車炮孔每打完一個(gè)孔后必須進(jìn)行1～2次擴(kuò)孔，清理孔內(nèi)小石塊和殘?jiān)阌谂诳籽b藥爆破。

因此，鉆桿角度、鉆機(jī)定位和孔底距管理是操作人員的重點(diǎn)。在鑿巖時(shí)，一般一人操作臺(tái)車，一人車下指揮鑿巖，鉆桿角度，鉆頭定位由兩人協(xié)商確定。另外，針對(duì)炮孔角度，孔距等參數(shù)組織技術(shù)人員跟蹤記錄，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與操作人員互相交流，提高操作人員水平，確保炮孔質(zhì)量滿足爆破要求。

2.3 裝藥爆破

鑿巖服務(wù)于爆破，爆破效果是對(duì)鑿巖質(zhì)量的反映。平巷掘進(jìn)爆破對(duì)裝藥的要求較高，為取得良好的爆破效果，采取半秒微差爆破。根據(jù)炮眼的位置和作用不同，平巷掘進(jìn)一般使用1～10段雷管。根據(jù)炮孔的作用與位置的不同，在裝藥管理上也具有針對(duì)性。

掏槽眼用于爆出新的自由面，為其他后爆破眼創(chuàng)造有利的爆破條件。掏槽眼的自由空間主要由空孔提供。掏槽眼裝藥密度要求較高，裝藥人員在裝藥時(shí)，裝藥器底風(fēng)風(fēng)壓適當(dāng)調(diào)大，并搗實(shí)炮孔炸藥，提高掏槽的裝藥密度。掏槽眼要求預(yù)留深度30cm，并用炮泥填塞，填塞長(zhǎng)度不小于30cm，此點(diǎn)需要裝藥人員經(jīng)驗(yàn)豐富。當(dāng)遇到較硬巖層時(shí)，掏槽孔裝藥過(guò)程中同時(shí)裝入一根2.5m長(zhǎng)的導(dǎo)爆索，加強(qiáng)掏槽孔爆破。

輔助眼是破碎礦石的主要炮眼，也是體現(xiàn)單炮進(jìn)尺最直接的區(qū)域，需要較大爆破能量，裝藥密度要求較高，裝藥人員須搗實(shí)炮孔炸藥，要求內(nèi)層輔助預(yù)留深度為50cm，外層輔助預(yù)留深度60cm，并用炮泥填塞，填塞長(zhǎng)度不小于30cm。

周邊眼控制爆破后的巷道斷面形狀、大小和輪廓。一般采取控制爆破，裝藥人員可調(diào)低裝藥器底風(fēng)風(fēng)壓，但必須保證一定的裝藥密度，裝藥密度由裝藥人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況自行控制。底眼爆破須克服礦石的重力，而且需防止浮石砸斷底眼導(dǎo)爆管，底眼一般采取雙雷管起爆。底孔要求預(yù)留長(zhǎng)度60cm，其它周邊孔要求預(yù)留炮孔70cm，并用炮泥填塞，填塞長(zhǎng)度不小于30cm。

另外，在管理上特別強(qiáng)調(diào)，在裝藥前必須清理炮孔殘?jiān)龊醚b藥的準(zhǔn)備工作，保證裝藥的順利進(jìn)行，一般采用高壓風(fēng)沖洗炮孔，吹出炮孔內(nèi)的殘留水和渣。

3 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)平巷掘進(jìn)的管理，并及時(shí)對(duì)掘進(jìn)難題進(jìn)行技術(shù)服務(wù)指導(dǎo)是我礦穩(wěn)定平巷掘進(jìn)單炮進(jìn)尺的主要措施。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的跟蹤服務(wù)，對(duì)技術(shù)難題組織操作人員進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并定期組織平巷掘進(jìn)操作人員參加技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)，現(xiàn)已形成了成熟的操作規(guī)程，單炮進(jìn)尺穩(wěn)定在2.9m以上，取得重大突破，掘進(jìn)工藝水平達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先水平，為礦山的發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

成熟的管理模式是生產(chǎn)計(jì)劃順暢的保證，“抓指標(biāo)進(jìn)步，破發(fā)展難題”需要礦山技術(shù)人員投入更多的心血。隨著礦山管理的精細(xì)化，技術(shù)要求也越來(lái)越高，解決礦山發(fā)展中的技術(shù)難題，加強(qiáng)礦山的技術(shù)水平，將是礦山今后的發(fā)展方向。

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