草樓鐵礦一次性爆破切割井與深孔槽區深孔技術

肖 鵬

(中國華冶科工集團有限公司安徽杜達分公司)

切割天井在采切工程中是一個相當重要的環節，主要是為中深孔爆破提供一個自由面和補償空間，而深孔槽區則是為后期大規模深孔采礦提供一個自由面[1]。以往是分開工序進行施工，采用人工返掘法進行切割井的施工，然后深孔槽區則采用深孔進行分層分段爆破，而且上下位置也不對應[2-3]；同時以往采用反掘法進行切割天井，需要施工作業人員進入切割天井內，經過多道繁瑣而辛苦的工序，工作環境惡劣，安全性差，成本高，效率低等；與深孔槽區分開進行施工，就無形地拖延了施工進度，中間工序也會增多，伴隨著工序的增多，危險因素也會增多。針對上述問題，草樓鐵礦在回采時候，提出了在設計時，就將上下中段2個槽區對應起來，采用T-150潛孔鉆機一次性施工深孔，然后采用深孔一次性爆破成井[4-5]。

1 采礦方法

草樓鐵礦深部礦房回采(-350～-395 m)階段高度為45 m，盤區長度為1 200 m；礦體傾向西，傾角為45°～50°，礦石堅固系數f=8～10，礦石密度3.3 t/m3，松散系數為1.5；屬低硫低磷單磁鐵礦，可選性好。

礦體所在地層地質構造簡單，地下涌水量小，礦體附存在黑云角閃斜長片麻巖。

根據實際情況，在-395 m水平沿走向方向布置脈外出礦水平，并沿礦體走向每36 m為1個礦塊，每個礦塊按照18 m又分為一房一柱[6]，上盤脈外布置回風巷，前期已將礦房開采完畢并封閉充填，在前期采礦過程中，在礦柱內布置出礦巷，在礦房下布置受礦巷，利用出礦進路將二者連通進路出礦，在受礦巷內布置切割天井和中深孔爆破區。

在-350 m水平布置與礦房對應的鑿巖硐室，并在下盤脈外布置運輸巷，在上盤布置回風巷，鑿巖硐室與上下盤采用聯巷貫通，在鑿巖硐室內施工深孔。

本次只針對深孔一次性爆破切割天井與深孔槽區進行研究。

具體施工步驟及參數如下。

(1)布孔與鑿巖。根據設計，共布置13個孔，1個中心孔，1圈4個孔，2圈4個孔，3圈4個孔。鑿巖采用T-150型環形潛孔鉆機垂直向下施工，施工深度42 m，成孔φ160 mm，傾斜率不得超過1%。根據具體施工參數布置如圖1～圖4所示。

圖1 礦房深孔孔位平面布置

圖2 中深孔及切割井與深孔槽區剖面

圖3 底部結構及切割井平面布置

(2)爆破。炸藥采用膏狀巖石乳化炸藥，藥卷規格φ140 mm×500 mm，單卷質量為9 kg；雷管選用半秒非電導爆管雷管，爆破網絡連接采用2#塑料導爆索、塑料導爆管以及四通。裝藥采用人工裝藥，首先人員進入工作面進行清孔，清孔完畢后利用5#鐵絲下放水泥塞進行掉塞堵孔，掉塞完畢后向孔內裝入0.5 m的渣土進行填孔。填孔完畢后將膏狀巖石乳化炸藥利用2#塑料導爆索綁扎后下放至孔底，然后再裝入5卷膏狀巖石乳化炸藥，最后再向炮孔內利用鐵鍬填入約1 m左右的沙土堵孔，再在孔口將半秒非電導爆管雷管與2#塑料導爆索連接；依次剩余其他孔依次裝藥，注意中心孔內不裝藥。拉網主線采用2#塑料導爆索，然后將雷管腳線與主線采用膠帶連接，主線上連接2發起爆雷管，雷管腳線與塑料導爆管采用四通進行連接，然后將塑料導爆管拉至安全抵達后連接起爆器進行起爆。每次爆破高度約為3.5 m。一次分層進行爆破，預計4個班可以成井。

(3)通風。利用原有通風系統進行通風，局部可采用增加局扇進行通風。

(4)支護。根據草樓鐵礦地質條件及巖石的硬度系數，局部破碎地點可采用錨網噴聯合支護。

(5)出碴。采用Atlas鏟運機平底出碴，根據具體情況將礦石導入脈外礦石溜井；廢石倒入脈外廢石溜井，然后利用電機車將礦石拉至主溜破系統，廢石拉至附近車場，提升至地表。

2 現場工業試驗

根據回采情況，選取-350～-395 m水平7P采場進行試驗，試驗階段高度45 m，巷道高度3.6 m。

經過試驗可知以往切割天井采用反掘法進行施工，高度為15 m高的切割天井，2名工人施工需要8個作業班，深孔槽區施工鑿巖每個孔30 m×13個孔，合計390 m；每個臺班施工120 m，共需3.25個臺班。爆破需要3個班。

采用現有方法進行施工后，省略了人工反掘天井，深孔鑿巖增加了195 m，鑿巖增加了1.3個臺班；深孔爆破增加了1個臺班。根據施工過程收集的主要材料的消耗，人工反掘消耗見表1；并將人工反掘與深孔一次成井對比見表2。

圖4 槽區深孔平面、裝藥結構及橫剖面

表1 人工反掘一循環主材消耗

表2 成井后有反掘與無反掘對比

3 結 論

草樓鐵礦采用此方法進行切割天井與深孔槽區施工，試驗表明：該方法具有施工速度快，安全性高，施工工序減少，施工成本降低，施工作業人員的勞動強度降低，回采效率提高，有一定的實用和推廣價值。