坑內(nèi)鉆在生產(chǎn)地質(zhì)探礦中的應(yīng)用研究

晏文全

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局二零七地質(zhì)隊(duì)，四川 樂山 614000）

坑道內(nèi)取樣具有普遍代表性，直接觀察到礦巖產(chǎn)狀和部分物理力學(xué)性，化驗(yàn)品結(jié)果可信，與坑內(nèi)鉆聯(lián)合應(yīng)用，完全實(shí)現(xiàn)探采結(jié)合，探礦后巷道用作采場采切工程。坑道探礦工程分為探礦天井（垂直、傾斜）、探穿 （副穿）、探礦上山（下山） 等。坑道探礦掘進(jìn)時(shí)易發(fā)生片幫冒落及塌方、炮煙中毒等生產(chǎn)安全事故；取樣工在探礦巷道內(nèi)長時(shí)間埋頭取樣，擔(dān)心遇到生產(chǎn)安全事故，導(dǎo)致地質(zhì)取樣質(zhì)量無法保證；掘進(jìn)工程量大，時(shí)間長，成本大，工效低。我市橋頭A金屬礦有五十年以上開采歷史，中段多，為加快生產(chǎn)探礦，減少礦山維簡費(fèi)用，盡快回收殘礦，保持生產(chǎn)三級礦量平衡，同時(shí)克服坑道探礦缺點(diǎn)，從1998年起先后購置了二臺 KY-150、一臺 KY-200 坑內(nèi)鉆，在礦山地質(zhì)探礦和地采工程掘進(jìn)中發(fā)揮了主要的作用。

1 坑內(nèi)鉆在地下開采中的應(yīng)用

我市橋頭A金屬礦于1969年建礦，經(jīng)過1#露采工程、一期地采工程、二期擴(kuò)建工程、三期深部工程、四期接續(xù)工程等五個(gè)發(fā)展時(shí)期，地下每40m一中段有-40m中段～-290m中段、每50m一中段有-340m中段～-640m中段，共計(jì)14個(gè)中段；其-640m中段為開拓中段、-440m中段～-590m中段為回采、采切中段；應(yīng)用坑內(nèi)鉆代替部分坑道探礦在此14個(gè)中段進(jìn)行了生產(chǎn)探礦、殘礦探礦、超前探水、指導(dǎo)掘進(jìn)方向，作為泄水孔，充填孔，通風(fēng)孔，處理溜礦井堵塞等應(yīng)用。坑內(nèi)鉆發(fā)揮了重要作用。

1.1 在生產(chǎn)探礦中應(yīng)用

在主礦體及其周邊進(jìn)行掃盲、主礦體尖滅、分支礦體探邊摸底使用坑內(nèi)鉆進(jìn)行生產(chǎn)探礦。

1.1.1 以主礦體為主的生產(chǎn)探礦

在開拓、采切中段中，以穿脈為主進(jìn)行生產(chǎn)探礦，坑內(nèi)鉆作為輔助手段探礦，利于探采結(jié)合，為后期采場建設(shè)所用。在水平開拓工程（100×100）m網(wǎng)度控制的基礎(chǔ)儲量（111、121、122），以實(shí)際工程控制間距（50×50）m探明的基礎(chǔ)儲量（111、121），上下中段相鄰勘探線上有礦體的，礦塊長度約50m，在其中間用坑內(nèi)鉆加密25m探礦，以實(shí)際工程控制間距（25×50）m探明升級到基礎(chǔ)儲量（111）；在其兩端，探礦穿脈按采切巷道斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，采場建設(shè)時(shí)作為人行通風(fēng)的聯(lián)絡(luò)道，在礦塊兩端布置人行通風(fēng)天井連接上下兩個(gè)中段，作為人行通道，亦兼作探礦充填井。在兩條天井內(nèi)垂高（20~25）m，掘一條副穿進(jìn)行探礦，提高了儲量級別，摸清礦塊賦存產(chǎn)狀要素，為礦山編制季度月度生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、礦塊地質(zhì)說明書、采礦單體設(shè)計(jì)、計(jì)算損失貧化率提供精準(zhǔn)可靠的資料。

1.1.2 尖滅分支礦體探邊摸底

在主礦體尖滅兩端和分支時(shí)在中段巷道或探穿內(nèi)，探邊根據(jù)邊緣礦體厚薄決定加密水平探礦間距，由近向遠(yuǎn)，間距一般小于12.5m、25m兩種或水平扇形孔探礦，摸底探礦就是坑內(nèi)鉆垂直扇形孔探礦，在礦體下盤，由近及遠(yuǎn)，每15m高進(jìn)行探礦，最多三個(gè)垂直扇形孔[1]。

1.1.3 主礦體周邊掃盲增儲

接觸帶和層間有矽卡巖礦化現(xiàn)象時(shí)，同1.12，利用已有工程，坑內(nèi)鉆進(jìn)行水平和垂直探礦。

1.2 殘礦探礦

殘礦回收復(fù)雜，生產(chǎn)系統(tǒng)不完善或被破壞，礦房回采后，沒留間柱，頂、底柱受力狀況發(fā)生了明顯的變化，導(dǎo)致破壞程度不明確，給殘礦回收帶來了許多不確定因素。殘礦探礦在穿脈內(nèi)、在原中段運(yùn)輸巷道內(nèi)，礦塊中央附近錯(cuò)開以前生產(chǎn)探礦鉆孔，重新打上下傾斜兩孔，摸清頂、底柱賦存狀況和開采技術(shù)條件下因地制宜，利用現(xiàn)有的工程，采用適應(yīng)的充填采礦方法，在確保本質(zhì)安全的前提下，力爭降低礦石貧化損失，提高殘礦回采率。

1.3 超前探放水防范水災(zāi)安全隱患

區(qū)域內(nèi)可溶碳酸鹽類裸露面積50.48km2，溶蝕洼地、溶孔溶洞、溶蝕裂隙發(fā)育，其形態(tài)和分布規(guī)律受地質(zhì)構(gòu)造、巖性和地下水徑流控制。如巖溶沿構(gòu)造帶呈串珠狀發(fā)育，且?guī)r溶形跡的長軸方向與構(gòu)造線大致平行；巖溶還沿不同巖層接觸界面發(fā)育，尤其沿碳酸鹽巖與巖漿巖接觸帶特別發(fā)育。區(qū)域上巖層含水性有第四系孔隙弱含水層，中—強(qiáng)巖溶裂隙溶洞含水層和相對隔水層。含水層的水在（+12~+439.37）m，接觸構(gòu)造含水帶的水在分布于（+50～-300）m標(biāo)高。礦床所在地區(qū)屬六度地震烈度帶，照92年版（第三版）工程地質(zhì)手冊，六度烈度帶的最大水平加速度為（0.005~0.01）g。本地區(qū)取0.005g。以“巖溶化巖層為主的層狀礦床”類型，工程地質(zhì)條件屬中等類型。

一期地采工程基建-40m中段時(shí)發(fā)生的溶洞突水事，造成10人死亡慘劇，回風(fēng)井附近地表塌陷，巷道被淹，停產(chǎn)約半年之久清理巷道，恢復(fù)管纜線。為了吸取這次深刻的教訓(xùn)，在大理巖、灰?guī)r巷道內(nèi)堅(jiān)持“預(yù)測預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘”的基本原則，貫徹實(shí)行超前探水方針，制定了探放水制度。當(dāng)巷道接近或穿越含水性分布不明的各種接觸帶、構(gòu)造帶、含水裂隙溶洞發(fā)育帶或預(yù)測有涌水異常的地段；工作面出現(xiàn)滴水、淋水、涌水、射流、掛紅、冒“汗”、發(fā)霧、水響、地鼓、溫度變化等水文地質(zhì)異常現(xiàn)象時(shí)。采用坑內(nèi)鉆施工不少于6m孔深5個(gè)探水孔，巷道中心探水孔方位角平行巷道掘進(jìn)中線方位角，左幫探水孔方位角以巷道掘進(jìn)中線方位角逆時(shí)針15°，右?guī)吞剿追轿唤且韵锏谰蜻M(jìn)中線方位角順時(shí)針15°，頂?shù)装逄剿追轿唤桥c巷道中線掘進(jìn)方位角平行。左右?guī)图跋锏乐行奶剿變A角為2°～3°，頂板探水孔仰角5°，底板探水孔俯角15°。在鑿巖過程中，必須優(yōu)先施工探水孔，施工過程中，發(fā)現(xiàn)異常，須停止作業(yè)，立即逐級匯報(bào)，待上級技術(shù)部門確認(rèn)安全后，方能繼續(xù)作業(yè)。否則，技術(shù)部進(jìn)行探放水專項(xiàng)設(shè)計(jì)，采取相應(yīng)安全技術(shù)措施，防止掘進(jìn)時(shí)遇到老窿、裂隙、破碎帶、斷層、溶洞而發(fā)生突水淹井和塌方等生產(chǎn)安全事故。

1.4 在地采工程的應(yīng)用

1.4.1 指導(dǎo)巷道前掘方向

按1.3中制定了探放水制度，摸清地質(zhì)水文空間賦存情況后，采取相應(yīng)安全技術(shù)措施，根據(jù)選擇采礦方法，開拓、采切巷道與地質(zhì)構(gòu)造和礦體有安全距離，快速通過破碎帶、斷層、溶洞、老窿、裂隙等不利地質(zhì)構(gòu)造，指導(dǎo)巷道前掘方向。

1.4.2 作泄水孔

在副井中段馬頭門水溝內(nèi)打兩個(gè)直徑準(zhǔn)100mm鉆孔，間距0.5m，鉆孔上口覆蓋蓖子，防止石子、廢棄的線管、不溶化硬紙塑料，進(jìn)入泄水孔，引起堵塞。鉆孔直接通到下中段水溝內(nèi)排到水倉。-40m中段鉆孔到-90m中段水溝內(nèi)，排到-90m水倉；-130m中段鉆孔到-170m中段水溝內(nèi)，排到-170m水倉；-210m中段鉆孔到-250m中段水溝內(nèi)，-250m中段鉆孔到-290m中段水溝內(nèi)，排到-290m水倉內(nèi)。作業(yè)安全，快速。

1.4.3 作充填孔

因基建倉促?zèng)]達(dá)到計(jì)劃要求，在-90m中段試生產(chǎn)時(shí)建設(shè)了兩個(gè)留礦法的采場，當(dāng)時(shí)地面干式充填系統(tǒng)還沒建，無法立即就充填，留下了安全隱患。在其采場正上面地表+12m有一條常年不竭人工河，采場回采結(jié)束后，由于沒及時(shí)充填，頂板已塌到-32m水平，為阻止采場繼續(xù)向上塌方，在地表+15m打兩個(gè)相距15m直徑準(zhǔn)100mm充填鉆孔通到兩個(gè)采場，臨時(shí)建立了充填站進(jìn)行全尾砂充填。有效防止了與地表人工河貫通，避免了水患發(fā)生。

1.4.4 作通風(fēng)孔

副井從-210m延伸-290m、盲副井從-490m延伸-540m時(shí)，在副井中心向下掘一個(gè)直徑準(zhǔn)100mm鉆孔，解決副井反掘時(shí)通風(fēng)，為炮孔爆破時(shí)增加了一個(gè)自由面和爆破體的補(bǔ)償空間，改善了爆破質(zhì)量綜合效果。加快了有毒有害氣體炮煙、粉塵排出，及時(shí)補(bǔ)充了新鮮空氣，降低了副井內(nèi)的作業(yè)時(shí)的溫度。

1.4.5 處理溜礦井堵塞

我市橋頭A金屬礦礦廢石溜井達(dá)85條之多，其中礦廢主溜井各一條。每季度都會(huì)發(fā)生溜井堵塞。2017年3月（-490~-440）m中段主廢石溜井在懸空15m處堵塞高度有21m。原因項(xiàng)目部清理水溝、內(nèi)外水倉中的泥漿膠結(jié)成塊，形成一定強(qiáng)度，在底部鋼管支撐用裸露炸藥爆炸沒見其破壞效果。改用鉆孔法，用KY-200坑內(nèi)鉆配直徑準(zhǔn)100mm鉆頭，打穿到底部。經(jīng)5個(gè)多小時(shí)的爆破工作便疏通了此主廢石溜井，消耗了90kg卷筒銨油炸藥，62發(fā)導(dǎo)爆管，少量鋼絲，材料消耗少，疏通效率高。

1.4.6 斜坡道封堵

對礦井斜坡道進(jìn)行封堵，按照以下要求進(jìn)行。①與井筒聯(lián)絡(luò)的巷道預(yù)先施工2座擋渣墻。擋渣墻采用砼澆灌，砼強(qiáng)度不低于C25，墻體外緣要接幫接頂，墻厚不少于3 m，墻體內(nèi)加鐵絲網(wǎng)和鋼筋。②向井筒內(nèi)回填尾礦，直到尾礦填至距井口約35 m后，每回填10 m尾礦，注入水泥漿5 m，如此交替充填至井口3.8 m處。③需進(jìn)行二次充填，使綜合充填率大于90%。④井筒經(jīng)尾砂充填后，井口采用鋼筋混凝土澆筑頂蓋進(jìn)行密閉，厚度3 m（圖1）。⑤水泥澆灌完成后，進(jìn)行不低于3個(gè)月的養(yǎng)護(hù)。⑥養(yǎng)護(hù)3個(gè)月后，澆灌體上方覆蓋至少0.8 m厚的土層。⑦井筒上方不得負(fù)載重物。

圖1 井筒封閉工程設(shè)計(jì)

2 坑內(nèi)鉆使用效果

從2014年到2018年未，我市橋頭A金屬礦坑內(nèi)鉆進(jìn)行生產(chǎn)探礦鉆孔約21243m，按實(shí)際坑內(nèi)鉆鉆探成本160元/m、坑道探礦成本2400元/m計(jì)算，累計(jì)節(jié)約4758.43萬元；實(shí)現(xiàn)探采結(jié)合、探邊摸底累計(jì)探明儲量約516kt，周邊掃盲累計(jì)探明增儲約92.8kt；超前探水鉆孔約14683m；通風(fēng)孔鉆孔140m；按采選生產(chǎn)能力400kt/a計(jì)算，延長礦山服務(wù)1.52a。作業(yè)安全，無任何輕傷以上事故。

3 坑內(nèi)鉆使用過程存在的問題

鉆孔方位、傾角用羅盤測放，坑內(nèi)鉆搬遷、安裝快，操作簡單、作業(yè)安全，施工場地小，效率達(dá)（12~15）m/臺班，特別尖滅分支礦體探邊摸底，第一次沒探到礦體，重新再布孔時(shí)其效率優(yōu)勢明顯；技術(shù)人員進(jìn)行跟蹤服務(wù)，發(fā)現(xiàn)鉆孔打偏或沒達(dá)探礦要求時(shí)，及時(shí)糾正。當(dāng)鉆探超過65m時(shí)，坑內(nèi)鉆鉆孔會(huì)出現(xiàn)較大的偏斜；若遇有破碎帶、溶洞、斷層鉆孔更加偏斜，導(dǎo)致地質(zhì)資料探礦可靠程度低；作業(yè)時(shí)孔壁破壞或有溶洞、裂隙，掉渣后鉆頭、鉆桿會(huì)被卡、甚至掉鉆頭、折斷鉆桿；巖芯采取率達(dá)不到行標(biāo)，不能真實(shí)反映礦巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造，需再次探礦；巖芯細(xì)，矽卡巖內(nèi)礦化不明顯或礦化不強(qiáng)時(shí)容易漏礦。

4 結(jié)語

我市橋頭A金屬礦坑內(nèi)鉆在生產(chǎn)探礦、殘礦探礦、超前探水、作為通風(fēng)泄水充填孔、指導(dǎo)巷道前掘方向、處理溜礦井堵塞的應(yīng)用，操作簡單，易控，取代了部分坑道探礦；探礦施工場地布置靈活，提高了探礦效率；巖芯具有典型代表性，化驗(yàn)結(jié)果及地質(zhì)編錄為編制年度季度月度采掘生產(chǎn)技術(shù)作業(yè)計(jì)劃，設(shè)計(jì)采礦施工圖、采礦貧化損失管理，提供了完整地質(zhì)水文工程資料；節(jié)約生產(chǎn)探礦成本；維持三級礦量動(dòng)態(tài)平衡，加快回收殘礦，確保了礦山生產(chǎn)能力，延長礦山服務(wù)年限；沒發(fā)生片幫冒落現(xiàn)象、無炮煙中毒事故，作業(yè)現(xiàn)場安全。