暗豎井小導硐反井鉆機快速施工技術分析

于成相 李芹濤

摘 要：文章以某有色金屬礦進風暗豎井建設為例，分析了該技術的操作計劃。暗豎井小導硐反井鉆機處理技術，經過改善反井鉆機開展小導硐施工，然后依靠該小導硐通風排矸完成正掘擴挖成井，選擇了固定反井鉆機打孔中心管、反井鉆機打孔防偏斜等方法提升了工作效率、安全及質量，采取規范的組織管理及嚴密的安全對策，保證了暗豎井在安全狀態下的迅速開工。

關鍵詞：暗豎井;小導硐;反井鉆機;操作技術

礦產資源深度開發是當前礦山公司發展的重要態勢，暗豎井屬于礦山深入開發項目的關鍵構成部分，優質迅速促進暗豎井開挖是礦井建設的重難點內容。暗豎井處理的傳統方式是從上之下一次性整個斷面鑿巖破壞成巷，其難點是提高出碴、通風與排水，特別是低出碴已經是制約操作速度的重大問題，不僅項目成本高，并且還有很大的安全風險。具備底部聯通道的暗豎井項目包括礦山各種溜井、入回風井等，針對這種暗豎井能夠采取導硐法處理。反井鉆機的使用讓暗豎井導硐法邁向了新的高度，在減小工期、減少安全隱患等層面具備顯著優點。但不足之處在于鉆機擴孔精度較低、爆破擴挖填堵、襯砌接口不平整等各種問題，限制了暗豎井優質迅速處理。暗豎井小導硐反井鉆機操作方法是對具備底部聯通道的暗豎井井筒處理中歸納出的成功方法，在某有色金屬礦中得到了較好的使用[1]。

1 暗豎井反井鉆機操作機械化配套

具備底部聯通道的暗豎井井筒操作選擇反井鉆機導硐擴眼和手工正向短段掘砌結合操作法處理，規范的機械設施搭配是實現迅速優質處理的關鍵保障[2]。某有色金屬銅礦入風暗豎井井筒操作機械設施選型參考了立井機械設施搭配成功經驗，并全面考量反井鉆機操作的特征。

2 暗豎井小導硐項目中反井鉆機法的應用方案

暗豎井小導硐項目中反井鉆機法能夠分成小導硐反井鉆機處理與正向擴刷簡短開挖襯砌結合操作兩個過程[3]。

2.1小導硐反井鉆機處理

（1）反井鉆機設置準備。在組織反井鉆機操作前，暗豎井的上下部聯通道要已經形成，而且可以方便共同固定電源送電和作業用水與壓風，在暗豎井周邊留下反井鉆機主機部位澆筑砼結合，用43kg/m鋼軌敷設于井口上方的砼結構上，且在周圍建立泵站與鉆具存放區域，軌道底部分布循環池與循環泵等;反井鉆機大致到位后，連通施工電源，開啟鉆機車;設置1臺15kW通風機且用Ф60cm膠質風筒連接到井口鉆機處實現通風，確保工作人員在穩定的通風環境下作業。

（2）小鉆頭正導孔處理。在處理小鉆頭正導孔之前，先打孔鉆入，深度大概是5m;等打孔完成后拆卸扶正器與打孔鉆桿，選擇含導向的整體式易徑工具，換為正常鉆人的直徑24.4cm小鉆頭;用鉆機輔助器銜接鉆桿，固定鉆桿后，啟動泥漿泵為洗井液及冷卻提供水，開始由上向下打孔鉆入[1]。直徑24.4cm小鉆頭正導孔逐步鉆入時選擇高運速低壓力，動力水龍頭運速采用迅速檔，鉆壓時2-5MPa。

（3）盤形滾刀端部反向開孔。小鉆頭正導孔穿透巖層之后，暗豎井下出口部位用卸扣器把直徑為24.4cm的正導孔小鉆頭以及配套鉆桿調換掉，用吊車和裝載機把直徑為120cm盤形滾刀端部運送到連通的正導孔下部，把上下提吊塊與盤形滾刀端部、導孔鉆桿加固;選擇低鉆壓與低速度鉆入，等盤形滾刀端部都鉆入時再增壓，當盤形滾刀端部鉆到離基礎1.4m時，應減小鉆壓慢慢鉆入，緩慢擴刷小導硐，直到盤形滾刀端部露出地表。

（4）拆卸反井鉆機。運走反井鉆機時，除了盤形滾刀端部通過暗豎井頂部作業面離場外，其他配件離場方法和入場方案一樣，但是拆卸步驟和安裝步驟不一樣;盤形滾刀端部不得直接拿出井口，要把盤形滾刀賺不卡緊在鋼軌上、拆卸反井鉆機兩邊斜拉桿與各種油管，把主機車由鉆架上拆卸下來，把鉆架主機車與部分輔助設施拆卸;把擴孔鉆頭吊裝穩定，并拆卸軌道，把盤形滾刀端部提出口外，運送至井上，所有鉆孔工作完成，并維護好小導硐。

2.2正向擴刷簡短挖掘襯砌

（1）擴刷準備段處理。小導硐掘入完成之后，先由上向下掘入長度為5m的暗豎井井筒用作擴挖準備段，打孔時選擇架管扣件密封反井掘砌小導硐，保證生產安全;等該準備段井筒挖掘結束后開始支撐暗豎井井口段，然后在暗豎井井口設置封口盤;設置簡易井架與穩車等操作輔助結構，井架選擇125工字鋼加工，打地錨桿加固井架，員工和材料的提高選擇直徑為1.2m的吊罐;對操作系統實施安全調試，營造穩定工作條件。

（2）擴刷鉆孔爆破出碴。于小導硐和暗豎井規劃斷面周圍按照實際地質條件、擴挖厚度展開鉆眼爆破，借助4臺YTP-26手拿式鉆機打孔;設置1臺JTB-1.2型絞車用作主提車，風水管借助穩車由暗豎井井口下放到作業面;打孔、裝藥、連線結束后，員工、機械撤出作業面，拆卸吊籃且用鋼絲繩提高到暗豎井孔口;井筒中鋼絲繩懸掛電纜放炮，選擇LR-Z型發爆器進口遠程起爆磁電雷管破壞;爆破擴刷形成的矸石，自由下落到暗豎井井下聯通道，用鏟車把矸石鏟起倒進運送車車輛，然后由運送車運到排矸區。

（3）擴刷段支撐襯砌。支撐前，對擴挖區圍巖實施安全檢測，敲幫問頂保證頂、邊幫沒有松石浮石后，展開操作面風水管銜接等任務;采取整體滑落金屬板塊，板塊砌筑，其高度3m，砌筑段高為2.8m;穩模后，連接一些牢固模混凝土，選擇移動鐵板封口，澆筑滿后把鐵板合攏密封，保證接茬緊密。

3 反井鉆機迅速施工重要方法

3.1更新反井鉆機促進小導硐建設

在某有色金屬銅礦入風暗豎井操作中，改進完善LM200型反井鉆機，把內圈擴眼盤刀有效外移且把盤形滾刀端部從Ф140cm調換成Ф120cm，以確保盤刀受力平衡并提升鉆機扭矩，減小導硐直徑，明顯加速了導硐貫通速度;而且選擇合金固定條擰緊擴眼中心管以避免鉆頭開裂（見圖1），通過固定后的擴眼鉆頭在后續處理中幾乎不開裂，進而保障了操作進度，減少施工費用[2]。此外，把原作業臺配上Ф0.6cm供油管與Ф1cm回油管，改成Ф10m供油管與Ф0.6m回油管后，送油量足，運行靈活。為管理反井鉆機鉆眼偏斜，要保障安裝效果，基礎平實，且嚴格把關換徑，換徑過程，選擇含導向的整體式導徑鉆機;采取鐘擺鉆機、偏重鉆鋌等組裝式鉆機，提高鉆機的可靠性與導正功能，進而提升了防斜水平。

3.2寬眼距短抵抗線毫秒光面處理

暗豎井擴刷過程，小導硐有溜井效果，導硐直徑與爆碴快讀相符才可以保障擴挖時正常出碴，由于導硐直徑制約，管理爆破塊度是工藝的重點。含小導硐結構的暗豎井鉆爆法因為無需掏槽，挖掘斷面又很大，包含兩個臨空面，就像臺階爆破，爆破規劃時參考臺階爆破，選擇寬眼距短抵抗線毫秒光面處理，在保證炮孔壓力范圍不變的基礎上，擴大孔距、延長孔深、削減抵抗線，指提高密集值的爆破法，根據豎井擴挖鉆眼爆破，保障了暗豎井擴挖爆破過程小導硐不填堵，井筒成形效果好，明顯提升了井筒掘入爆破質量[3]。某有色金屬銅礦溜破結構入風暗豎井爆破處理時，正常狀態下炮孔深度時3m，炮眼使用率是0.83，分布炮孔3圈。

3.3完善整體滑落金屬板塊

為促進暗豎井井筒砌壁迅速優質處理，對金屬板塊實現整體改進，選擇的MJY型整個金屬刃角下行板塊的上口分布8個導向工字鋼，操作時可以便于脫立模，大幅度減少立模時間;金屬板塊選擇1cm厚鋼板卷焊形成，由此抵御爆破影響，整個鋼模留下一個連接縫，選擇液壓伸縮油缸調整板塊的伸縮;為避免液壓伸縮油缸爆破時受損，對支拆鋼模的液壓結構增加防爆設備，保證整個鋼模的爆破沖擊穩定，減少維修費用，提升操作效率。

4 結論

綜上所述，暗豎井處理的難點是提高出碴、通風與排風，不僅項目成本高并且有很大的安全風險，所以針對具備底部聯通道的暗豎井能夠采取導硐法處理。暗豎井小導硐反井鉆機操作方法經過改造施工機械設施且對其實現科學搭配，處理了暗豎井操作環節反井導硐、擴刷處理、砌壁等各種操作效率及操作速度問題，而且憑借規范的組織管理與嚴密的安全策略，促進了礦山暗豎井穩定優質狀態下的迅速操作。該方法適合當下礦產開采方向，適用具備底部聯通道的暗豎井在穩定優質狀態下施工，使用前景良好，能推動暗豎井施工方法朝前發展。

參考文獻

[1] 鄧建明，劉志強，孫建榮，等.反井鉆機擴孔速度影響因素分析[J].煤炭工程，2019，51（12）：29-33.

[2] 胡修坤.反井鉆機鑲齒滾刀破巖機理及性能研究[D].徐州：中國礦業大學，2019.

[3] 黃明健，王祖輝.暗豎井小導硐反井鉆機快速施工技術[J].采礦技術，2019，19（03）：102-104+107.