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深孔分段爆破掘進天井

[日期:2019-10-24]   來源:中國爆破網  作者:鄂爾多斯爆破信息網   閱讀:11311[字體: ]

完成時間:197l1974年,19801982

工程地點:湖南黃沙坪鉛鋅礦

完成單位:中南大學、湖南冶金研究所、湖南黃沙坪鉛鋅礦

項目主持人及參加人員:陳壽如等

撰稿人:陳壽如、林大能

 

1  基本情況

黃沙坪鉛鋅礦屬中溫熱液裂隙充填交代礦床,圍巖有灰巖、砂頁巖、矽卡巖、花崗巖和石英斑巖,以灰巖為主。主要礦物有鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦和斑銅礦。礦巖一般穩固,礦石?=6~8,灰巖?=6~12,花崗巖和矽卡巖?=12~16,礦巖松散系數為1.4~1.6,礦石體重一般為3.4~3.98t/m3。采用水平分層干式充填法為主的采礦方法,掘進工作量大。其中,天井的工作量占總掘進工程量的1/3。天井一般深度為15~36m,大部分在28m以上,有充填井、溜礦井、廢石井、通風井和人行井。端面為1.5m×1.5m,2m×2m及ф3.5m的圓井,傾角為65°~90°。以前采用普通法掘進,存在工效低、勞動強度大、粉塵濃度高、作業條件差、木材消耗量大、安全性差等缺點。

為解決這一系列問題,湖南省冶金工業局下達了科研任務,試驗組大膽提出了“深孔分段爆破掘進天井”的設想,并于1971年上半年開始試驗,經過十余年的試驗,表明對于傾角70°以上、高度在36m以內的普通天井來說,“深孔分段爆破掘進天井”的新工藝是成功的。

 

2  鑿巖工藝

深孔分段爆破掘進天井,即在天井設計范圍內,采用深孔鑿巖設備一次鉆完天井所有炮孔,然后分段爆破成井。

2.1  鉆機

先采用YQ-100型、YQ-100A型及YQ-80型鉆機。進行上向鑿巖,該方法有以下缺點:炮孔偏斜大,鑿巖速度低,由于炮孔流水,電機容易受潮燒壞,因此改為下向鑿巖,采用TYQ-80型鉆機,大大提高了穿孔速度。

2.2  鉆架

改進和試制了TYQ型鉆架,它主要由立柱、副立柱、大框架、小框架組成。整個運動靠液壓油缸操縱;以立柱為中心,除以0.5m為半徑的死角外,能鉆半徑為1.8m任意位置的炮孔,實現了一次立鉆鉆完全部天井炮孔。對提高炮孔質量、減少輔助作業時間和加快成井速度起了重要作用。

2.3  鉆具的改進

(1)鉆桿。使用TYQ型鉆架的同時,選用了ф6Omm的鉆桿,它的直徑與孔徑之差由原來的50mm減到30mm左右,改善了排粉條件,提高了穿孔速度。

(2)開門鉆頭。為消除或減少鉆孔開門時炮孔偏斜,采用了фl70mm的開門鉆頭,首先將巖石鑿平,保證開孔時鉆孔不移位,對提高炮孔質量起到了良好作用。

(3)鉆頭。改用柱齒鉆頭,一方面,提高了鉆頭的使用壽命,在?=12~16的花崗巖中:片狀鉆頭壽命為16~20m,柱齒鉆頭為50~60m,在灰巖中,片狀鉆頭壽命為36~50m,柱齒鉆頭為300m左右;另一方面,因提鉆更換鉆頭次數大大減少而減少了輔助時間,使純鑿巖時間的比例由原來32%~35%提高到50%~55%;使臺班效率由6~8m/臺班提高到15~20m/臺班。同時省去了鉆頭修磨工序,減少了輔助作業人員。此外,孔徑變化均勻。試驗證明,采用柱齒鉆頭對保證炮孔質量、減少粉塵濃度、提高鑿巖效率、降低鑿巖成本是有利的。

(4)擴孔鉆頭和并聯導向器。天井爆破效果的好壞,取決于初始補償空間和破碎角的大小,為擴大空孔面積,改進擴孔方式,設計和試制了并聯導向器;同時采用了ф150mm的擴孔鉆頭與并聯導向器相結合的擴孔方案。實踐表明,擴孔鉆頭和并聯導向器的應用,對改善爆破條件、提高一次爆破分段高度具有重要意義。

2.4  鉆孔工藝

開鉆前根據設計要求檢查硐室,測定好天井方位和傾角,給出中心點和孔位;打好吊環孔,然后安裝鉆機,并調整好鉆機的方位和傾角,使之符合設計要求。開孔時首先用ф170mm開門鉆頭,將孔口鑿平,然后用ф130mm或ф150mm左右的開孔鉆頭開孔,開孔要慢速、減壓、精心操作,當孔深鉆到原巖深0.1~0.2m時,停止鉆進,校核鉆機的方位和傾角。使之符合設計要求,并清除孔內積渣、埋設套管,換上ф90mm的鉆頭進行鑿巖,并在沖擊器后接2~3根導向鉆桿,以控制炮孔偏斜。

 

3  爆破工藝

3.1  掏槽方式

深孔天井爆破系一次鉆孔,分段爆破成井,因每次爆破后要求所有的炮孔暢通,故掏槽應相當可靠。1980年以前采用直徑與裝藥孔相等的llOmm空孔。從1980年開始試驗擴孔,以ф170mm的大空孔作為平行炮孔掏槽的自由面,取得了一定效果。1982年開始試驗并聯導向器套孔和先擴后套的聯合擴孔方案,成功地使用雙空孔和三空孔,即將ф90mm孔擴成ф150mm后,再利用并聯導向器在孔旁鉆一個ф130mm的空孔或者在ф90mm孔旁鉆2個ф130mm的空孔方案;增大了空孔面積,改善了爆破條件,使裝藥槽孔允許偏差增大,提高了爆破的可靠性,在現場試驗中均取得良好效果。

3.2  爆破參數的確定

3.2.1  孔徑

根據使用的鉆孔、鉆具,裝藥孔徑定為ф90mm,以ф90mm、ф130mm、ф150mm三種孔徑組成不同形式的空孔。

3.2.2  孔距

第一響槽孔至大空孔(150mm)的距離L1,根據補償空間大小和自由面寬度來確定,根據圖l,導出計算公式:

l  1號槽孔與大空孔間距的計算

 

將相關數值代人上式,并取初始補償系數n=0.7,可算出L1=339.6mm,L1=348.6mm。在試驗中取350mm。施工時按設計在天井中心打兩個間距為350mm的槽孔,選擇質優者擴孔,并根據孔偏情況采取遠偏近套、近偏遠套的辦法,以調節抵抗線大小,盡量使n達到設計要求。

其余槽孔至空孔的距離,應在確保補償空間和自由面寬度的前提下,盡量增大槽腔面積,要考慮孔偏影響。第二響槽孔至孔間的距離,一般取L2=400~500mm,同樣,第三響槽孔取L3=500~600mm,第四響槽孔取L4=550~650mm。按不同天井規格,要求最終形成槽腔面積達到0.2~0.3m。以上。炮孔布置見圖2。

2   炮孔布置圖(單位:mm)

 

3.2.3  初始補償系數的確定

理論上,對松散系數為1.5的巖石,當補償系數為O.5時,空孔或槽腔空間就能容納槽孔崩落的巖渣,但應考慮孔偏、巖礦的黏結性和裝藥量,否則會使實際的槽腔面積減小、甚至形成再生巖,把槽腔堵死。因此,應采用較大的補償系數。

3.2.4  ****單耗q

單位體積****消耗量與礦巖性質、天井斷面、分段高度、藥包直徑及裝藥結構等因素有關。通過現場試驗,天井的單耗為8kg/m3左右。

每米炮孔裝藥量:槽孔采用間隔裝藥,藥包ф70mmф480mm;按槽孔距空孔遠近和空孔面積大小,采用160mm、240mm、480mm三種裝藥長度。間隔為200mm,槽孔每米裝藥量分別為1.65kg、2.05kg、2.67kg 。周邊孔采用連續柱狀裝藥結構時,每米裝藥量為3.6~3.74kg。

3.3  一次爆破分段高度

實踐表明,一次爆破分段高度主要與爆破條件有關。當補償系數為0.55~0.7,破碎角度大于30°時,分段高度可達5~7m。當補償系數小于0.5時,分段高度隨之下降到2~4m。

3.4  裝藥結構及爆破順序

3.4.1  ****

采用自制的含5%TNI、的********,藥包規格為70mm×480mm,藥包重量1.8kg/個。

3.4.2  裝藥結構

槽孔采用間隔裝藥,根據抵抗線和自由面大小,每個藥包間隔一個200mm的竹筒,并在裝藥全長敷設******,周邊孔采用連續柱狀裝藥。裝藥方式,除第一分段從下往上裝藥外,其余分段均由上往下裝藥。******包裝在裝藥段上部1/3處。

3.4.3  起爆順序

第一分段先放掏槽孔,第二分段掏槽孔與第一分段周邊孔同時爆破,一般掏槽孔超前周邊孔一個分段。

3.5  填塞

裝藥時下填塞高度以不超過該孔最小抵抗線為宜,試驗中槽孔下填塞高度一般為0.3~0.4m,周邊孔為0.4~0.5m。上填塞高度為0.5m以上。填塞材料為木楔、炮泥和碎巖渣。

3.6  起爆方法與網路

每個炮孔裝2發導爆管****,用******反向起爆導爆管,孔內各藥包用******連接。毫秒延時間隔時問,考慮炮孔爆破后有充裕的排渣時間,掏槽孔取100ms以上,周邊孔取200ms以上。

 

4  深孔分段掘進天井技術經濟指標

通過試驗新的機械設備及先進鉆具,提高了鉆孔速度,擴大了空孔自由面寬度和面積。進一步完善鑿巖爆破工藝,采用新的******材和裝藥結構,使技術經濟指標逐步提高,材料消耗成本降低。實際掌子面工效為0.41m/(工·班),實際臺班工效為0.23m/(臺·班),5人臺鉆實際月成井速度為52.3m/月。本工藝允許三班連續作業,因此月成井速度與勞動組織有關,如合理安排勞動組織,按11人的小組計算,則月成井速度可達123.8m/月。

長期的應用表明,該方法具有以下優點:

(1) 掘進速度快,減輕勞動強度;

(2) 安全條件好,粉塵濃度低;

(3) 節約木材;

(4) 成井質量滿足生產要求,進尺成本與普通法相近,經濟效益好。(摘自《中國典型爆破工程與技術》)


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