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深孔分段爆破掘进天井

[日期:2019-10-24]   来源:中国爆破网  作者:鄂尔多斯爆破信息网   阅读:5241[字体: ]

完成时间:197l1974年,19801982

工程地点:湖南黄沙坪铅锌矿

完成单位:中南大学、湖南冶金研究所、湖南黄沙坪铅锌矿

项目主持人及参加人员:陈寿如等

撰稿人:陈寿如、林大能

 

1  基本情况

黄沙坪铅锌矿属中温热液裂隙充填交代矿床,围岩有灰岩、砂页岩、矽卡岩、花岗岩和石英斑岩,以灰岩为主。主要矿物有铅矿、闪锌矿、黄铁矿和斑铜矿。矿岩一般稳固,矿石ƒ=6~8,灰岩ƒ=6~12,花岗岩和矽卡岩ƒ=12~16,矿岩松散系数为1.4~1.6,矿石体重一般为3.4~3.98t/m3。采用水平分层干式充填法为主的采矿方法,掘进工作量大。其中,天井的工作量占总掘进工程量的1/3。天井一般深度为15~36m,大部分在28m以上,有充填井、溜矿井、废石井、通风井和人行井。端面为1.5m×1.5m,2m×2m及ф3.5m的圆井,倾角为65°~90°。以前采用普通法掘进,存在工效低、劳动强度大、粉尘浓度高、作业条件差、木材消耗量大、安全性差等缺点。

为解决这一系列问题,湖南省冶金工业局下达了科研任务,试验组大胆提出了“深孔分段爆破掘进天井”的设想,并于1971年上半年开始试验,经过十余年的试验,表明对于倾角70°以上、高度在36m以内的普通天井来说,“深孔分段爆破掘进天井”的新工艺是成功的。

 

2  凿岩工艺

深孔分段爆破掘进天井,即在天井设计范围内,采用深孔凿岩设备一次钻完天井所有炮孔,然后分段爆破成井。

2.1  钻机

先采用YQ-100型、YQ-100A型及YQ-80型钻机。进行上向凿岩,该方法有以下缺点:炮孔偏斜大,凿岩速度低,由于炮孔流水,电机容易受潮烧坏,因此改为下向凿岩,采用TYQ-80型钻机,大大提高了穿孔速度。

2.2  钻架

改进和试制了TYQ型钻架,它主要由立柱、副立柱、大框架、小框架组成。整个运动靠液压油缸操纵;以立柱为中心,除以0.5m为半径的死角外,能钻半径为1.8m任意位置的炮孔,实现了一次立钻钻完全部天井炮孔。对提高炮孔质量、减少辅助作业时间和加快成井速度起了重要作用。

2.3  钻具的改进

(1)钻杆。使用TYQ型钻架的同时,选用了ф6Omm的钻杆,它的直径与孔径之差由原来的50mm减到30mm左右,改善了排粉条件,提高了穿孔速度。

(2)开门钻头。为消除或减少钻孔开门时炮孔偏斜,采用了фl70mm的开门钻头,首先将岩石凿平,保证开孔时钻孔不移位,对提高炮孔质量起到了良好作用。

(3)钻头。改用柱齿钻头,一方面,提高了钻头的使用寿命,在ƒ=12~16的花岗岩中:片状钻头寿命为16~20m,柱齿钻头为50~60m,在灰岩中,片状钻头寿命为36~50m,柱齿钻头为300m左右;另一方面,因提钻更换钻头次数大大减少而减少了辅助时间,使纯凿岩时间的比例由原来32%~35%提高到50%~55%;使台班效率由6~8m/台班提高到15~20m/台班。同时省去了钻头修磨工序,减少了辅助作业人员。此外,孔径变化均匀。试验证明,采用柱齿钻头对保证炮孔质量、减少粉尘浓度、提高凿岩效率、降低凿岩成本是有利的。

(4)扩孔钻头和并联导向器。天井爆破效果的好坏,取决于初始补偿空间和破碎角的大小,为扩大空孔面积,改进扩孔方式,设计和试制了并联导向器;同时采用了ф150mm的扩孔钻头与并联导向器相结合的扩孔方案。实践表明,扩孔钻头和并联导向器的应用,对改善爆破条件、提高一次爆破分段高度具有重要意义。

2.4  钻孔工艺

开钻前根据设计要求检查硐室,测定好天井方位和倾角,给出中心点和孔位;打好吊环孔,然后安装钻机,并调整好钻机的方位和倾角,使之符合设计要求。开孔时首先用ф170mm开门钻头,将孔口凿平,然后用ф130mm或ф150mm左右的开孔钻头开孔,开孔要慢速、减压、精心操作,当孔深钻到原岩深0.1~0.2m时,停止钻进,校核钻机的方位和倾角。使之符合设计要求,并清除孔内积渣、埋设套管,换上ф90mm的钻头进行凿岩,并在冲击器后接2~3根导向钻杆,以控制炮孔偏斜。

 

3  爆破工艺

3.1  掏槽方式

深孔天井爆破系一次钻孔,分段爆破成井,因每次爆破后要求所有的炮孔畅通,故掏槽应相当可靠。1980年以前采用直径与装药孔相等的llOmm空孔。从1980年开始试验扩孔,以ф170mm的大空孔作为平行炮孔掏槽的自由面,取得了一定效果。1982年开始试验并联导向器套孔和先扩后套的联合扩孔方案,成功地使用双空孔和三空孔,即将ф90mm孔扩成ф150mm后,再利用并联导向器在孔旁钻一个ф130mm的空孔或者在ф90mm孔旁钻2个ф130mm的空孔方案;增大了空孔面积,改善了爆破条件,使装药槽孔允许偏差增大,提高了爆破的可靠性,在现场试验中均取得良好效果。

3.2  爆破参数的确定

3.2.1  孔径

根据使用的钻孔、钻具,装药孔径定为ф90mm,以ф90mm、ф130mm、ф150mm三种孔径组成不同形式的空孔。

3.2.2  孔距

第一响槽孔至大空孔(150mm)的距离L1,根据补偿空间大小和自由面宽度来确定,根据图l,导出计算公式:

l  1号槽孔与大空孔间距的计算

 

将相关数值代人上式,并取初始补偿系数n=0.7,可算出L1=339.6mm,L1=348.6mm。在试验中取350mm。施工时按设计在天井中心打两个间距为350mm的槽孔,选择质优者扩孔,并根据孔偏情况采取远偏近套、近偏远套的办法,以调节抵抗线大小,尽量使n达到设计要求。

其余槽孔至空孔的距离,应在确保补偿空间和自由面宽度的前提下,尽量增大槽腔面积,要考虑孔偏影响。第二响槽孔至孔间的距离,一般取L2=400~500mm,同样,第三响槽孔取L3=500~600mm,第四响槽孔取L4=550~650mm。按不同天井规格,要求最终形成槽腔面积达到0.2~0.3m。以上。炮孔布置见图2。

2   炮孔布置图(单位:mm)

 

3.2.3  初始补偿系数的确定

理论上,对松散系数为1.5的岩石,当补偿系数为O.5时,空孔或槽腔空间就能容纳槽孔崩落的岩渣,但应考虑孔偏、岩矿的黏结性和装药量,否则会使实际的槽腔面积减小、甚至形成再生岩,把槽腔堵死。因此,应采用较大的补偿系数。

3.2.4  ****单耗q

单位体积****消耗量与矿岩性质、天井断面、分段高度、药包直径及装药结构等因素有关。通过现场试验,天井的单耗为8kg/m3左右。

每米炮孔装药量:槽孔采用间隔装药,药包ф70mmф480mm;按槽孔距空孔远近和空孔面积大小,采用160mm、240mm、480mm三种装药长度。间隔为200mm,槽孔每米装药量分别为1.65kg、2.05kg、2.67kg 。周边孔采用连续柱状装药结构时,每米装药量为3.6~3.74kg。

3.3  一次爆破分段高度

实践表明,一次爆破分段高度主要与爆破条件有关。当补偿系数为0.55~0.7,破碎角度大于30°时,分段高度可达5~7m。当补偿系数小于0.5时,分段高度随之下降到2~4m。

3.4  装药结构及爆破顺序

3.4.1  ****

采用自制的含5%TNI、的********,药包规格为70mm×480mm,药包重量1.8kg/个。

3.4.2  装药结构

槽孔采用间隔装药,根据抵抗线和自由面大小,每个药包间隔一个200mm的竹筒,并在装药全长敷设******,周边孔采用连续柱状装药。装药方式,除第一分段从下往上装药外,其余分段均由上往下装药。******包装在装药段上部1/3处。

3.4.3  起爆顺序

第一分段先放掏槽孔,第二分段掏槽孔与第一分段周边孔同时爆破,一般掏槽孔超前周边孔一个分段。

3.5  填塞

装药时下填塞高度以不超过该孔最小抵抗线为宜,试验中槽孔下填塞高度一般为0.3~0.4m,周边孔为0.4~0.5m。上填塞高度为0.5m以上。填塞材料为木楔、炮泥和碎岩渣。

3.6  起爆方法与网路

每个炮孔装2发导爆管****,用******反向起爆导爆管,孔内各药包用******连接。毫秒延时间隔时问,考虑炮孔爆破后有充裕的排渣时间,掏槽孔取100ms以上,周边孔取200ms以上。

 

4  深孔分段掘进天井技术经济指标

通过试验新的机械设备及先进钻具,提高了钻孔速度,扩大了空孔自由面宽度和面积。进一步完善凿岩爆破工艺,采用新的******材和装药结构,使技术经济指标逐步提高,材料消耗成本降低。实际掌子面工效为0.41m/(工·班),实际台班工效为0.23m/(台·班),5人台钻实际月成井速度为52.3m/月。本工艺允许三班连续作业,因此月成井速度与劳动组织有关,如合理安排劳动组织,按11人的小组计算,则月成井速度可达123.8m/月。

长期的应用表明,该方法具有以下优点:

(1) 掘进速度快,减轻劳动强度;

(2) 安全条件好,粉尘浓度低;

(3) 节约木材;

(4) 成井质量满足生产要求,进尺成本与普通法相近,经济效益好。(摘自《中国典型爆破工程与技术》)


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