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盲天井深孔爆破一次成井新工艺

[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:5337[字体: ]

盲天井深孔爆破一次成井新工艺

 

完成时间:19761980

工程地点:湖南桃林铅锌矿

完成单位:中南大学、湖南冶金研究所、湖南桃林铅锌矿

项目主持人及参加人员:陈寿如等

撰稿人:陈寿如、林大能

 

1概况

    桃林铅锌矿采用有底柱水平中深孔阶段强制崩落采矿法,每个矿块有凿岩天井1527个,工程量为250450m,占矿块总采准工程量的15%左右。凿岩天井多为垂直盲天井,均位于矿体之中。矿体为角砾绢绿石英岩,矿岩互相交错,性质不均,晶洞、裂隙发育,f=79,松散系数为1.31.6。天井设计高度为620m,大多数为10m左右,断面规格为2.5m×2.5m。一直沿用普通法掘进,掘进速度慢,工效低,劳动强度大,木材消耗量大,粉尘浓度高,安全性差。

1977年湖南省冶金局下达了“盲天井深孔爆破一次成井”科研任务。由桃林铅锌矿、湖南省冶金研究所、中南大学(原中南矿冶学院)三单位共同完成。

 

2一次成井掘进工艺

    盲天井深孔爆破一次成井,即在天井设计范围内,采用中深孔凿岩设备,一次钻好天井内全部平行炮孔,一次装药爆破成井达到设计要求。

21凿岩工艺

  2.1.1钻机

  采用YZ-90型外回转钻机。实践表明,这种钻机结构合理,机械故障少,凿岩效率高,平均凿岩效率为33.8m/台班,平均纯凿岩速度205mmmin,比YG-80型钻机提高2倍以上,加之该钻机能满足掘进高度1520m盲天井的要求,所以一直采用YZ-90型钻机。

    2.1.2钻架

    钻孔质量是盲天井深孔爆破的关键。为提高炮孔质量,减少辅助作业时间,提高爆破效果和成井速度,在试验中,对钻架进行了研制和改进。开始利用雪橇式圆盘钻架,这种钻架虽然轻便,但稳定性差,需多次移位立架,炮孔偏斜较大,特别是打掏槽孔时,易于相互贯穿,造成炮孔报废,不能满足工艺要求。行设计了LG-1型钻架,实现了一次立架,可钻完天井全部炮孔,炮孔质量有所改善。

    2.1.3钻具的改进

    (1)开门钻头。钻孔开门时,岩面不平整,容易造成开孔时钻孔走位,影响炮孔质量。为了减少开门时所引起的偏斜,采用F120mm的平钻头开门。

    (2)钻头。采用F65mm的十字型合金片钻头,这种钻头磨损较快,后改用柱齿钻头,大大提高了钻头寿命,显著减少了换钻头的辅助作业时间。钻孔质量好,断面呈圆形,孔壁光滑,炮孔直径变化均匀,有利于装药。破碎岩石均匀,岩粉颗粒粗大,纯凿岩速度高,且减少了粉尘浓度。

    (3)扩孔钻头。为增大掏槽自由面和初始补偿空间,提高爆破效果,研制了直径为F120mmF150mm的柱齿扩孔钻头。钻孔时,先用F65mm的钻头钻一个小孔后,用F120mm的扩孔钻头进行第一次扩孔,扩完后再用F150mm的扩孔钻头进行第二次扩孔。平均纯扩孔速度为170mmmin,钻头寿命一般为2030m/个,且能用YZ-90型钻机进行扩孔,是简便可行的扩孔措施,对提高爆破效果具有重要作用。

    (4)稳钎器。在扩孔时,由于孔径较大,钎杆在孔内摆动大,造成钻杆与扩孔钻头连接处折断。为了防止断钎,采取每隔45根杆加一个稳钎器的办法。

  2.1.4导向管的应用

  钻架的改进,对减少钻架的安装偏斜起了一定作用,但钻孔偏斜仍然较大。为了减少钻孔的钻进偏斜,试验中采用了导向管,开始采用自制的花键形导向管,重量大,后改用上钢加工的梅花形导向管。导向管的使用显著减少了钻孔偏斜,是提高炮孔质量的有效措施。

2.2爆破工艺

    2.2.1  掏槽方式

    盲天井深孔爆破,要求一次装药爆破成井达到设计高度,故要求掏槽可靠。研制了扩孔钻头后,均采用大空孔作自由面的平行炮孔掏槽形式,一般对8m以下的天井采用单大孔菱形掏槽,对8m以上的天井,考虑孔偏的影响,采用双大孔菱形掏槽,如图l所示。

 

 

1  炮孔排列图

 

  2.2.2爆破参数的确定

  (1)孔径。根据使用的钻孔、钻具,装药孔径定为F5565mm,以F120mmF150mm2种孔径组成不同形式的空孔。

    (2)孔距。采用两个大空孔时,其空孔间距应越小越好,但考虑凿岩时,不至于相互贯穿,所以间距不能太小,试验证明空孔间距取200250mm为宜。

    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:

 

    将相关数值代入上式,并取初始补偿系数n=0.65,可算出L1=356mm,考虑钻孔偏斜系数后,L1=228mm。在试验中第一响炮孔与空孔之间的距离取200230mm。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=400500mm,同样,第三响槽孔取L3=500600mm,第四响槽孔取L4=550650mm。按不同天井规格,要求最终形成槽腔面积达到0.20.3m2以上。

    (3)初始补偿系数的确定。理论上,对松散系数为15的岩石,当补偿系数为0.5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。

    (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,在桃林铅锌矿矿岩条件下,天井的单耗为3.54.2kgm3左右。

    每米炮孔装药量:槽孔采用间隔装药,药包F7mm,长370mm;间隔为200mm,槽孔每米装药量为1.05kg。周边孔采用连续柱状装药结构时,每米装药量为1.61.65kg

    2.2.3炮孔排列

    (1)掏槽孔的排列。掏槽孔一般为6个,2个空孔和4个装药孔,各装药孔按有利于槽腔形成又不至于相互挤死和带炮的原则,均匀地布置于空孔四周。

    (2)辅助孔的排列。辅助孔为4个,按有效扩大槽腔面积的原则,其最小抵抗线控制在400450mm,布置在槽孔周围。

    (3)周边孔的排列。为保证天井的设计断面规格,周边孔为8个,均匀排列在天井设计断面四周。

    2.2.4炮孔深度

    炮孔深度取决于天井设计高度,设计时由于考虑炮孔利用率为90%,为了保证一次爆破达到设计高度,设计深孔时应考虑炮孔适当超深,对于高度为812m的天井,掏槽孔应超深1.52.0m,辅助孔应超深11.5m,周边孔应超深0.51.0m

    2.2.5****及装药结构

    (1)****。采用1号岩石****、规格为F7mm×370mm,药包重量为0.60kg/个,在****受潮严重和变质时禁止使用。

    (2)装药结构。掏槽孔装药结构,根据深孔掏槽爆破特点,为减少掏槽孔装药量,采用竹筒间隔装药,每装一个药包加一个200mm左右的竹筒,在炮孔全长敷设******,辅助孔和周边孔采用连续柱状装药,也在炮孔的全长敷设******。

    (3)******包位置。******包装于孔底有利于岩石破碎,装于孔口对排渣有利,对天井槽腔爆破来说,主要应考虑排渣,故一般将******包装于孔口3m左右位置,如遇到晶洞、裂隙,爆破时可能将邻孔切断,故采用两个******包,一个位于孔底第三至第五个药包、一个位于距孔口3m左右的位置。

  2.2.6填塞

  炮孔孔口不装药长度按近似每响炮孔的抵抗线,一般第一响为0.10.2m,第二响为0.20.3m,其余槽孔0.30.4m,辅助孔为0.50.6m,周边孔为0.81.0m,填塞采用炮泥加木楔,填塞长度为0.20.3m

  2.2.7起爆方法和起爆网路

  起爆方法是否可靠直接影响到爆破效果。为提高可靠性,采用非电导爆管加******起爆,每个炮孔采用双****起爆。毫秒延时间隔时间,掏槽孔间隔时间取25100ms,辅助孔取150200ms

 

3技术经济指标

    19807月后,掘进天井10个,设计总进尺为99.6m,一次爆破成井总进尺为102.62m(因实际炮孔利用率高于设计炮孔利用率)。一次成井高度稳定在12m,最高达14m,一次爆破成井达到设计要求的天井个数为100%,炮孔利用率为92%,创造了国内“盲天井深孔爆破一次成井”的新水平。根据集中试验月实际成井速度为399m/月,掌子面工效为039m(工班),如果按合理劳动组合9人台钻为89.5m(.),按标定工时折算月成井速度可达123.3m(.),掌子面工效可达054m(.)12m以下的井炮孔利用率为92%,15m的井炮孔利用率为825%。此方法大多用于掘进盲天井。

    该工艺的特点是允许三班连续作业,故月成井速度与劳动组织有关,采用4人台钻时,台班利用率只有44.4%,19797人台钻时,台班利用率为78%,实际月成井速度为89.5m(.)。盲天井深孔爆破一次成井与普通法比较,月成井速度提高了1.53.3倍,掌子面工效比普通法提高26%以上,掘进成本略低于普通法,其中材料费比普通法低4.7%。


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