趙景博，杜 飛

(1.山東黃金礦業(yè)股份有限公司，山東 萊州 261400； 2.山東黃金礦業(yè)股份有限公司三山島金礦，山東 萊州 261442)

三山島金礦為有效解決新立礦區(qū)井下西部通風(fēng)問題，降低井下生產(chǎn)施工作業(yè)強(qiáng)度，與湖南有色重型機(jī)器有限責(zé)任公司聯(lián)合協(xié)作，采用AT1500天井鉆機(jī)在三山島金礦新立礦區(qū)井下-320～400m中段施工風(fēng)井，進(jìn)行下行上擴(kuò)法掘進(jìn)動鉆試驗(yàn)。

1 工程施工概況

新立-320～400m中段119線倒段風(fēng)井工程地質(zhì)條件為花崗巖，其主要由正長石、石英組成，有時(shí)含斜長巖、閃石，呈現(xiàn)全晶體質(zhì)粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，顏色多為肉紅色、淺紅色。該類巖石完整性強(qiáng)，節(jié)理不發(fā)育，堅(jiān)固性f基本在12以上。由于巖石硬度大，風(fēng)井?dāng)嗝嫘〉奶攸c(diǎn)，天井普通法施工已經(jīng)不能很好的服務(wù)于該工程，則AT1500天井鉆機(jī)是大膽引進(jìn)先進(jìn)科技和機(jī)械的一次創(chuàng)新。

該段工程采用AT1500天井鉆機(jī)下行上擴(kuò)法施工，于2010年6月1日開始動鉆，7月9日導(dǎo)硐和擴(kuò)刷完全施工完畢。風(fēng)井傾角為69°40″，全長85.1m，其中導(dǎo)硐直徑250mm，斷面為0.049m3，刀盤擴(kuò)刷直徑為1500mm，斷面為1.76m3，概算投資為32萬元。

2 天井鉆機(jī)的性能

AT系列天井鉆機(jī)，主要用于地下礦山和其他各種工程的通風(fēng)井、充填井、管道井的施工，也可作為地下礦山掘進(jìn)大斷面天井和溜井之用。AT1500天井鉆機(jī)采用全液壓驅(qū)動，各種鉆進(jìn)參數(shù)可無級調(diào)整，抗沖擊性好，工作平穩(wěn)；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝操作簡單方便；具有生產(chǎn)效率高、成井質(zhì)量好、操作安全，工人勞動強(qiáng)度低，鉆孔偏斜率小等特點(diǎn)，其基本性能見表1。

表1 AT1500天井鉆機(jī)基本性能

3 AT1500天井鉆機(jī)施工技術(shù)說明

3.1 開鉆之前的準(zhǔn)備工作

由于施工硐室比較狹小，大型機(jī)械基本采用“一”字排開，除操作臺之外，未施工三角狀的混凝土支撐臺。首先，由測量人員根據(jù)設(shè)計(jì)制定點(diǎn)的要求，進(jìn)行實(shí)際放點(diǎn)，包括風(fēng)井的上下口坐標(biāo)校核。鉆機(jī)安裝檢查一切正常后，啟動主機(jī)，空載運(yùn)轉(zhuǎn)3min，確認(rèn)一切無誤后方可開鉆。

3.2 導(dǎo)硐施工

開孔的質(zhì)量不僅對鉆進(jìn)偏斜率有直接影響，若孔口毀壞后會影響順利排碴，同時(shí)影響效率和鉆具壽命。

1)用短鉆桿開孔，首先將牙輪鉆頭與短鉆桿接好，機(jī)械手抓住短鉆桿，送入機(jī)架內(nèi)與導(dǎo)向套連接好，機(jī)械手收回，機(jī)頭下降至牙輪鉆頭接觸巖石。

2) 先開水，用小鉆壓(約15～20 kg/cm2左右)低轉(zhuǎn)速開孔，并斷續(xù)推進(jìn)，上下提動鉆頭掃孔，及時(shí)清理孔內(nèi)的巖渣。

3) 打完短鉆桿后，先停機(jī)后停水。按程序裝上一個(gè)鉆桿，用扶釬器油缸扶住鉆桿，并繼續(xù)用小鉆壓，低轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，鉆孔深超過3m后，可按正常參數(shù)鉆進(jìn)，并且開始逐漸增加軸壓，提高轉(zhuǎn)速。

4)為了將偏斜率控制在1%之內(nèi)，必須保證排碴的風(fēng)量、水量和風(fēng)壓、水壓，將孔內(nèi)巖渣排凈，防止堵孔。除了正確安裝主機(jī)和控制開孔外，還需每隔一段距離安裝一根穩(wěn)定桿。

3.3 擴(kuò)刷施工

1)250mm導(dǎo)硐鉆通后，將擴(kuò)孔刀盤運(yùn)至天井下部，將刀盤和鉆桿用吊具連接起來。

2)待擴(kuò)天井的下部工作面要平整，保證刀盤滾刀受力狀態(tài)良好，以減小擴(kuò)孔刀盤的沖擊。

3)擴(kuò)孔開始時(shí)，因?yàn)榻佑|面不平，應(yīng)緩慢斷續(xù)推進(jìn)，合理控制拉力和轉(zhuǎn)速，待刀盤的所有滾刀接觸巖石后，方可按正常壓力擴(kuò)孔。

3.4 技術(shù)指標(biāo)

1)在-400m中段順利貫通之后，根據(jù)現(xiàn)場測量，巷道原始規(guī)格為2.55mm×2.85m，則250mm鉆頭偏離巷道中心線0.65m，即偏斜率為0.85%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于初步目標(biāo)1.5%。

2)根據(jù)現(xiàn)場的時(shí)間記錄(表2)來看，對于原來的普通法(同樣斷面)速度提高三倍以上。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 天井鉆機(jī)應(yīng)用效益分析

4.1 天井工程掘進(jìn)的方法對比

普通法、吊罐法、爬罐法以及深孔爆破法等，都存在炮眼中毒、 高空墜落、物體打擊等安全風(fēng)險(xiǎn)問題，而天井鉆機(jī)有施工效率高、工期短、生產(chǎn)成本低以及安全性高等優(yōu)點(diǎn)；此外，還解決了大高度天井帶來的高溫、通風(fēng)不良等因素而造成的人工無法施工的難題，改變了傳統(tǒng)的開拓方法，節(jié)省了大量的人力與財(cái)力。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

采用AT1500天井鉆機(jī)下行上擴(kuò)法擴(kuò)刷后的巖石粒徑均勻，基本控制在35mm左右，可以直接作為道碴和路碴使用。減少了二次爆破、提升地表、再次破碎清洗、再次運(yùn)輸井下等程序，大大減少了能源的消耗和資金的浪費(fèi)。按照市場價(jià)格35mm的石子為35元/m3，擴(kuò)刷總量為150.3m3，價(jià)值5260元。

機(jī)械操作時(shí)，只需要兩個(gè)人即可，效率高，不受炮眼和粉塵的干擾。AT1500天井鉆機(jī)架設(shè)定位之后，日常作業(yè)只需要兩人，一人操作，一人輔助接桿或者卸桿，清理反水的巖碴，并記錄數(shù)據(jù)。

出碴用0.75m3的小礦車，共需要出渣200車左右，巖渣均勻，兩人人工出渣即可，節(jié)省了臨工的使用。

4.3 社會效益分析

在節(jié)省資金和提高爆破利用的同時(shí)，由于不使用任何炸藥，不產(chǎn)生任何炮眼，對井下職工的工作環(huán)境大有改善。尤其是在獨(dú)頭掘進(jìn)的過程中，可有效預(yù)防井下員工職業(yè)病、CO中毒事故的發(fā)生，具有顯著的社會效益。

在AT1500天井鉆機(jī)定位之后，測量人員對-320m風(fēng)井上口和-400m風(fēng)井下口進(jìn)行測量，坐

標(biāo)進(jìn)行校核，準(zhǔn)確無誤后，不需要再次測量，這次試驗(yàn)偏斜率為0.85%，效果良好。

刀盤擴(kuò)刷后的井筒光滑無浮石，巖石完整性強(qiáng)，無任何超欠挖現(xiàn)象，井筒無需修復(fù)。若1500mm的井筒不能滿足使用的要求，可以再進(jìn)行擴(kuò)刷，井筒可以作為以后的溜碴間或者導(dǎo)硐，定位準(zhǔn)確。

5 結(jié)束語

AT1500天井鉆機(jī)在三山島金礦新立礦區(qū)-320～-400m中段119線倒段風(fēng)井工程中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果與經(jīng)濟(jì)效益，為后續(xù)工程施工積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對于下一步更長、巖石更硬、傾角越小等施工困難的風(fēng)井開拓工程，具有及時(shí)的指導(dǎo)和借鑒意義，也為黃金礦山采礦方法的改進(jìn)和發(fā)展開辟了新的道路。

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