中深孔施工方式的改進與實踐

張興龍

(魯中礦業有限公司小官莊鐵礦， 山東 濟南 271100)

0 引言

隨著社會的快速發展，人們對礦產資源的需求逐漸增加[1]，很多礦山生產能力也在逐漸增加，但隨著開采的逐漸進行，有些礦山逐漸進入開采的后期，可能會造成礦山的三級礦量失衡[2-3]，備采礦量不足對礦山的可持續發展不利，因此，亟需對礦山的開采工藝進行優化，以提高礦山的生產效率[4-5]。

小官莊鐵礦為地下開采礦山，經過三十多年的開采，其二期工程已逐漸接近尾聲，可開采的礦石儲量也在逐漸減少。隨著開采的逐漸進行，進入到2016年下半年，小官莊鐵礦二工區三級礦量失衡，備采嚴重不足；大爆破效果一直不佳，大塊率居高不下，二次爆破費時費力；大塊堵塞放礦口的現象時有發生，處理起來既繁瑣又危險；裝藥結構的不合理造成眉線破壞嚴重，直接影響后續大爆破的效果，導致惡性循環。

針對上述問題，通過對國內外類似礦山進行調研[6-9]，并對小官莊鐵礦目前面臨的問題進行調查和分析，引入了高精度中深孔鑿巖臺車，提出了對同一排孔選取不同的鑿巖中心施工中深孔的方法，并對其可行性進行分析，然后將其應用于現場工程實踐以提高中深孔鑿巖效率，確保合理的裝藥結構，達到提高大爆破效果的目的，從而能夠保證采區產量的正常銜接。

為了實現計算經濟性，依據圖紙將整個推力桿簡化為5個部分，分別為推力桿主體、兩個銷軸模型及兩個橡膠套模型，對結構做適當的簡化，圖紙中的圓角等不予考慮。由于推力桿中含有非線性力學特性的橡膠，為便于計算分析，根據推力桿的結構和受力狀況，在建立有限元模型時，采用1/4模型，如圖3所示。對橡膠采用C3D8H單元劃分，對金屬構件采用C3D8R單元和C3D4單元劃分。

1 礦區面臨問題分析

1.1 施工機具精度差

小官莊鐵礦自采用無底柱分段崩落法以來，一直使用YGZ-90中深孔臺架鉆鑿炮孔[10]。YGZ-90中深孔臺架結構及操作簡單，作業人員容易掌握操作方法，而且備件費用低，從而被地下礦山廣泛應用。但它也有諸多弊端，比如施工精度差，釬頭會沿著相對較軟的巖石鉆進，超過10 m的孔深位置與設計偏差較大；施工過程中劇烈的震動容易造成機具備件損耗，增加成本；同時作業環境差，原本通風較差的進路加上油水混合霧氣和噪音，易給作業人員造成職業傷害。

2.2.2 黏性炸藥效益

1.2 炮孔設計不合理

對于責任的兩種不同含義的解讀，尤其是對實質責任的強調，表明約納斯實際上擴展了一般意義上的責任觀。在比較了形式責任與實質責任之后，約納斯指出，技術時代的道德事實，需要的正是這種實質責任和責任感，而非每一行動者對其行為負責的空洞的形式責任。[34]在這個意義上，約納斯區分的實質責任正是“未來責任”。

DL210中深孔鑿巖臺車采用內燃機驅動、無軌輪胎式行走方式，具有機動靈活、移動方便的特點，所以對于采用3個鑿巖中心施工中深孔的設計方案完全可以實現。根據小官莊鐵礦邊孔角經驗值，采用49°的邊孔角設計。根據采準進路寬度3.5 m的設計施工參數，并考慮DL210中深孔鑿巖臺車車體寬度，以及臺車施工邊孔角時擺臂距離進路兩幫和拱角的距離，設計選用第二、三個鑿巖中心距離巷道中心40 cm，根據現場實際施工過程中的測量，驗證了該方案可行。

在此基礎上給予統治者思維和行為上的引導，也就是“處下” “居后”，以此來達到規避或消解危機的理想狀態。 例如：

圖1 中深孔布孔方式

1.3 操作效率及生產效率低下

YGZ-90中深孔臺架易操作，但是要達到完全熟練掌握操作要領的程度，則需要豐富的現場經驗積累，比如“卡釬”，沒有兩三年工作經驗的作業人員很難正確快速處理，加之新舊機具的操作方式差別，造成作業人員施工水平參差不齊，以致中深孔質量問題頻發。如果這一道工序沒有做好，對后續裝藥、放炮、出礦等將造成極大影響。

YGZ-90中深孔臺架采用高壓風驅動，釬頭沖擊礦巖動能不高，而且在軟巖中鑿巖容易“卡鉗”，硬巖中容易造成釬頭“停滯不前”。這種原因直接造成了中深孔臺架施工效率低，尤其是當前工區面臨備采礦量嚴重不足的情況下，給工區生產造成很大影響。

2 中深孔施工方案優化及可行性分析

2.1 中深孔施工方案優化

通過總結現行中深孔施工工藝的優缺點，提出采用進口的 DL210中深孔鑿巖臺車選取不同鑿巖中心施工中深孔的方案。以往YGZ-90中深孔臺架施工中深孔是以巷道中心為鑿巖中線、沿進路走向布置中深孔臺架，鑿巖中心高度為1.2 m，施工一排呈放射狀的扇形中深孔。采用進口DL210中深孔臺車之后，以采場進路巷道中線為中心，分別左右各偏移40 cm，另外選取2個不同的位置布置中深孔鑿巖中心，以3個中心施工呈放射狀的類似扇形的中深孔，鑿巖中心高度為 1.5 m。由于使用臺車以后，鑿巖中心高度有所改變，鑿巖中心高度的變化勢必會造成放礦口寬度減小。根據小官莊鐵礦經驗邊孔角度，以及能夠保證礦石自流的要求，設置邊孔角度為49°，見表1。

表1 中深孔設計參數的對比

（1）液壓驅動釬頭的動能及釬桿扭矩大，鑿巖沖擊力較臺架更大；

圖2為中深孔設計參數改進前后的對比圖，圖3為開孔位置對比圖，由圖2和圖3可以看出，除鑿巖中心高度改變之外，放礦口寬度也有所改變，且在中深孔設計參數改進后，3號孔和4號孔之間的孔口間距明顯變大。

圖2 設計參數對比

圖3 開孔位置對比

2.2 直接效益對比分析

由表1可知，中深孔爆破參數改進后，每排孔的總深度有所減少，按照每100 m進路計算直接效益，且直接效益分為鑿巖效益和黏性炸藥效益兩部分來進行計算。

2.2.1 鑿巖效益

按照崩礦步距 1.6 m、礦山與外包施工隊結算的單價15元/m計算。

鑿巖長度減少量為：100 m/1.6 m×1.8 m=112.5 m。

鑿巖直接效益為：112.5 m×15元/m=1687.5元。

“鹽垛斗虎”動作粗獷、幅度大，具有晃胯、扭腰、踢腿等動作，表演中的轉身、走步、躍虎等動作均有一定的技巧性，伴奏采用民間打擊樂，參與者動作要合上鼓點的節奏，具有較高的民族民間舞蹈研究價值。

（2）臺車鑿巖相比臺架施工精度更高，可以數字化控制施工角度和傾角；

節約黏性炸藥重量為：1 kg/dm3×（3.14×0.64 dm×0.64 dm）/4×1125 dm=361.7 kg。

7) 2—3狀態轉換。2—3狀態轉換是在0—2轉換的前提下，由于0狀態轉換到2狀態是FDU，因此2—3狀態轉換的概率為λS，λS出現的原因是該回路不容忍安全失效。

黏性炸藥直接效益為：361.7 kg×6.5元/kg=2351元。

2.3 可行性分析

選取2015年3月—2016年3月2012、2013級護理學院護理本科生500人作為研究對象。每年級均為2個大班、10個小班。其中，2015年設為對照組（230人），2016年設為研究組（270人）。對照組學生中，男生24人，女生206人；年齡18～20歲，平均年齡為（19.4±0.4）歲，全日制本科200人，專升本30人；研究組學生中，男性32人，女性238人，年齡18～21歲，平均年齡（19.2±0.5）歲，全日制本科234人，專升本36人，兩組學生的一般資料對比，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

3 改進后效果分析

3.1 臺車的使用效果

DL210中深孔鑿巖臺車采用液壓驅動鑿巖轉動機構的方式，大大優于YGZ-90中深孔臺架高壓風驅動方式。

從表1中可以看出，通過對爆破參數進行改進，原方案每排需要施工炮孔深度為 119.8 m，改進后每排需施工炮孔深度為 118.0 m，因此，改進后的每排中深孔施工總深度有所減少。

黏性炸藥密度按 1 kg/dm3計算，單價按 6.5元/kg計算，忽略不裝藥空孔長度。

由于鑿巖機具的限制，小官莊鐵礦目前使用的是扇形中深孔布孔方式（見圖1），該方案已經比較成熟，但也存在一些弊端，比如在孔口位置炮孔過于集中，在鑿巖過程中開孔極易打穿到相鄰孔；孔口位置炮孔密集會造成此位置巖體破碎，使后續裝藥困難；孔口如果裝藥過多會造成眉線破壞嚴重，裝藥過少則容易造成大塊率高等問題。

（3）臺車的施工效率比臺架的施工效率高；

（4）臺車機械化程度高，操作人員易掌握施工要領；

（5）臺車具備移動式操作臺，作業人員施工更安全。

我能學有所成登上教書育人的講臺，是憑共產黨、毛主席才翻身得解放，走到了這一步，也是我的老師們在我身上傾注血汗的結果。我教學后不久，父親就提醒我去看望了我的小學啟蒙老師李文治和初中班主任李連旭，去感謝他們對我的教育教誨。

3.2 經濟效益分析

隨著工程量的減少，通過對中深孔施工工藝進行改進，每施工100 m巷道可節約鑿巖和黏性炸藥的直接效益為4038.5元。

美國外科腫瘤學會(ACOSOG)的Z0011試驗[8-9]是一項前瞻性的隨機對照研究，結果表明腫瘤大小≤5 cm、轉移的前哨淋巴結≤2枚，且接受保乳治療及后續的全乳放療的病人并不能從腋窩淋巴結清掃中獲益。Z0011試驗后續的10年隨訪結果顯示，僅行前哨淋巴結活檢的病人中在5～10年間僅有1例出現局部復發，行腋窩淋巴結清掃組則未出現局部復發，但10年無病生存率和10年總生存率并無明顯差異。此結論仍支持此前符合入組條件的前哨淋巴結1～2枚陽性的乳腺癌患者可以不行腋窩淋巴結清掃的觀點。

3.3 增大放礦口寬度及孔口距離

改進后設計的放礦口寬度增大了約20 cm，對于減少大塊堵塞放礦口、使礦石提前流下有一定的作用。同時大的放礦口在保證礦石提前流下、防止廢石提前混入及減少脊部殘留方面有一定的作用。

孔口距離的增大避免了以往因孔口位置炮孔過于密集導致開孔位置易錯孔的現象；還可以減少孔口位置炮孔密集造成此位置巖體破碎的情況，減小后續裝藥作業的施工難度；同時隨著孔口孔距增大，裝藥密度減小，造成眉線破壞嚴重的情況也會大大減少。

4 結語

本文通過對小官莊鐵礦在開采中存在的問題進行分析，小官莊鐵礦目前存在施工機具精度差、炮孔設計不合理、作業人員操作效率較低和生產效率低等問題。對中深孔施工方案進行了優化，引入了高精度中深孔鑿巖臺車，提出了對同一排孔選取不同的鑿巖中心進行中深孔施工的方法，并對改進方案的可行性進行了分析。工程實踐表明，通過對中深孔施工工藝及參數進行改進后，現場眉線保護情況較好，且爆破質量得到顯著提高，大塊度明顯減少，大塊堵塞現象也有所減少，對礦山的安全、高效生產具有重要的作用，也可為其他類似礦山工程提供一定的借鑒。