摘要：天（溜）井工程是金屬礦山基建、采準、通風、下料、放礦的主要工程之一，占采準、切割工程量的20%～30%。天（溜）井的施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法、深孔爆破法和鉆機鉆井法，深孔爆破技術(shù)掘進天井具有安全、經(jīng)濟、高效的特點。文章對深孔爆破法掘進天井在天（溜）井施工中的應用進行了探討。

關(guān)鍵詞：天（溜）井施工；一次成井；深孔爆破掘進天井；金屬礦山；爆破施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD235 文章編號：1009-2374（2015）22-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.026

1 工程概況

目前，西石門鐵礦天井施工方法的施工沿用傳統(tǒng)的普通法，采用普通法施工天井，每個循環(huán)都要搭拆板臺，都要搬運設備和器材，拆安全棚，裝備梯子間和溜碴間，因此速度慢、工效低、通風困難、木材等成本消耗大、工人勞動強度大、安全系數(shù)低。深孔爆破法掘進天井的突出優(yōu)點是工人不用進入天井井筒內(nèi)作業(yè)，工作安全、速度快、成本低，宜適用于30m以下的溜井施工，西石門鐵礦井下各采區(qū)的分段高度基本上都在6～12m之間，且井下五大采區(qū)每年合計都要掘進400～500多m的天（溜）井工程，加快天井的施工速度，對保證西石門鐵礦的三級礦量平衡，實現(xiàn)“三個延長”，具有十分重要的意義，故研究推廣采用深孔爆破技術(shù)掘進天井，無疑是西石門鐵礦天井掘進的一種既安全，又經(jīng)濟，速度又快的最佳方法。

2 深孔爆破法掘進天井選用的設備及主要技術(shù)參數(shù)

深孔爆破法掘進天井，就是先在天井下部掘出3～4m高的補償空間，然后在天井上部硐室內(nèi)用深孔鉆機按照天井設計斷面尺寸，沿天井全高自上而下或自下而上鉆鑿一組平行深孔，然后分段裝藥，分段爆破，形成所需斷面和尺寸的天（溜井）。

采用此法掘進天井的關(guān)鍵是鉆孔的垂直精度、孔的合理布置、爆破的技術(shù)參數(shù)及起爆的順序要得當。

2.1 深孔施工的設備及主要參數(shù)

QZJ-100B潛孔鉆機，鉆孔直徑100mm；YGZ-90中孔鉆機，鉆孔直徑60mm。

2.2 爆破參數(shù)及深孔布置

設計施工一個中心空孔，裝藥孔與空孔之間的

孔距：

式中：

L1——第一響掏槽孔到空孔的距離（mm）

D——空孔直徑（mm）

d——掏槽及周邊孔直徑（mm）

K——巖石碎脹系數(shù)，選取1.8

通過計算L1=234mm，選取230mm，根據(jù)黃沙坪鉛鋅礦一次成井成功的經(jīng)驗L2、L3分別取330mm、430mm，具體炮孔布置見圖1：

設計斷面及孔數(shù)：見圖1，斷面設計為2.5m，設計1個空孔、17個裝藥孔。

設計一次爆破分段高度：分段高度受到許多條件的限制，特別是與補償空間大小有關(guān)，補償空間利用上下兩個分層的溜井聯(lián)巷，補償空間系數(shù)為0.7，分段高度可選取7～10m，溜井設計凈高度為7.5m，可一次起爆。

設計裝藥及起爆方法：設計采用自下向上裝藥，上孔口采用木棒堵死，堵塞長度為0.3m；裝藥采用PQF-100型裝藥器進行裝藥，裝藥孔全長鋪設導爆索，由3m非電管連接導爆索，非電管分三個段（2、5、7段），起爆順序為先掏槽眼，接著是輔助眼，最后是周邊眼。

2.3 深孔爆破法掘進天井具體的實施過程

鉆孔的測量定向放線：技術(shù)測量人員首先確定溜井下口空孔方位坐標，閉合測量附合到溜井上口頂板位置，確定空孔位置后，依次布置掏槽及周邊孔。

深孔施工具體的要求：首先采用QZJ-100B潛孔鉆機鉆鑿中心空孔，鉆孔直徑100mm，中心空孔的施工關(guān)系著整個工程的成敗。開孔必須要慢速、減壓、精心操作，當孔鉆入原巖0.2m深時，停止鉆井，校核鉆機的方位和傾角，必須符合設計位置。鉆鑿完中心孔后，采用YGZ-90型中深孔鉆機，鉆孔施工完畢后，上部清除孔內(nèi)及周邊的積渣，埋設鐵管，并在鐵管上做好孔號標記，以方便指導后續(xù)的爆破工作。

裝藥方法與裝藥結(jié)構(gòu)：拆除溜井上口埋設的鐵管，清除孔內(nèi)的積渣，為解決自下向上裝藥空孔堵塞問題，上部采用木棒套膠管加鐵絲固定插入裝藥孔中，為保證炮孔堵塞的密實性，鋪墊黃土和細沙進行搗實。在實際施工中，因第二號掏槽孔穿過一條碎石裂隙帶，部分碎石卡死在孔中間位置，因該孔的作用比較關(guān)鍵，必須進行裝藥作業(yè)。

具體處理的方法：（1）用導爆索連接2#巖石卷藥，自上口卸入2#掏槽孔中，向孔中裝入炸藥，炸藥裝至孔口0.4m位置處用黃土細沙充填；（2）把導爆索自上穿過中間空孔下繞至2#掏槽孔下口；（3）在2#掏槽孔采用沿炮孔敷設導爆索進行裝藥，引出導爆索與上口穿下的導爆索采用同一個非電管進行連接。

裝藥采用WBN與2#巖石銨梯炸藥，裝藥量配比為3∶1，主要因為WBN炸藥敏感度低，爆炸性能差，但產(chǎn)生的氣體多，拋擲性強，爆炸時過大的橫向沖擊動壓將炮孔或槽腔擠死發(fā)生爆破“穿孔”現(xiàn)象，加入2#巖石炸藥，可增加裝藥的密度，增大爆破威力，改善爆破質(zhì)量。裝藥采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，為避免炮孔孔口裝藥過于密集，破壞溜井下口聯(lián)巷，裝藥時，除掏槽孔和溜井內(nèi)側(cè)周邊炮孔裝藥較滿外，其余炮孔不裝藥長度1.5m，在炮孔全長敷設導爆索，采用3m非電管進行連接。

2.4 起爆方法與起爆順序

采用非電管連接導爆管起爆，微差間隔時間，考慮到掏槽孔先爆后，有充裕的排碴時間，第一響掏槽孔取2段毫秒管，第二和第三個掏槽孔采用5段毫秒管，周邊和輔助孔采用7段毫秒管。在導爆管連接的過程中，必須用2～3個2段毫秒管同時起爆所有導爆管，而且必須將這些導爆管均勻敷設在起爆雷管的周圍，用膠布牢固的進行捆綁，用連接管進行連接，采用激發(fā)器進行起爆。

2.5 爆破效果

爆破后一次成井7.5m，成型較好，塊度均勻，達到設計目的。

3 深孔爆破法在采場切井施工中的應用

11～21m分層倒礦溜井的一次爆破施工，為今后的天井施工提供了寶貴的經(jīng)驗與信心。隨著采準施工的延續(xù)，21分層1#采場5#進路施工到設計的切井位置，圍巖揭露為灰?guī)r與磁鐵礦的接觸帶，穩(wěn)固性較差，另根據(jù)生產(chǎn)勘探資料來看，切井設計高度為12m，但在9～10m處上方存在民采空區(qū)，采用普通法掘進天井，安全系數(shù)低，施工難度大，經(jīng)與礦相關(guān)科室研究決定，采用深孔爆破法掘進盲天井9m，與民采空區(qū)掘透，形成爆破空間。

3.1 盲天井的施工設備與施工方法

施工盲天井與出礦溜井的施工設備相同，采用QZJ-100B潛孔鉆機和YGZ-90中孔鉆機。

施工方法不同的是盲天井上部沒有空間，上下孔不通，爆破時，上部無法形成補償空間，僅能靠天井下部作為唯一的補償空間。

3.2 盲天井爆破設計參數(shù)及深孔布置

爆破參數(shù)及深孔布置：與11～21m分層倒礦溜井設計不同的是，設計施工3個中心空孔、3個掏槽裝藥孔，裝藥孔與空孔之間的孔距：

式中：

L1、L2、L3——掏槽孔到空孔的距離（mm）

D——空孔直徑（mm）

d——掏槽及周邊孔直徑（mm）

K——巖石碎脹系數(shù)；選取1.8

通過計算L1=L2=L3=234mm，取值230mm。

三個中心空孔之間的距離，s

輔助孔與掏槽孔距離取500～550mm。

設計斷面及孔數(shù)：斷面設計為2.5m，設計三個空孔，18個裝藥孔。

設計一次爆破分段高度：補償空間系數(shù)為0.55，分段高度可選取6～9m，盲天井設計凈高度為9m，可一次起爆。

設計裝藥及起爆方法：設計采用自下向上裝藥，裝藥采用PQF-100型裝藥器進行裝藥，裝藥孔全長敷設導爆索，由3m非電管連接導爆索，非電管分三個段（2、5、7段），起爆順序為先掏槽眼、其次是輔助眼，最后是周邊眼。

裝藥方法、裝藥配比及結(jié)構(gòu)與施工11～21m分層溜井情況相同。

爆破效果：爆破后一次成井9.0m，成型較好，塊度均勻，達到設計目的。

4 對深孔爆破法掘進天井的評價

推廣深孔爆破法掘進天井的關(guān)鍵在于對鉆孔設備和爆破工藝的研究和改進，采用精確度高、鉆速快的設備，積極研究在各種地質(zhì)條件下確定合理的分段高度和爆破規(guī)律，是以后發(fā)展和努力的方向。

深孔爆破法掘進天井受掘進高度的限制，鉆孔偏斜大，但對于12m以下的天（溜）井施工，以西石門鐵礦現(xiàn)有的設備及工人操作水平現(xiàn)狀，無疑是最佳方法。

參考文獻

[1] 金才正.中深孔爆破法回采頂柱的應用論述[J].城市建設理論研究，2013，（12）.

[2] 李智淵，陳清敏.深孔爆破法在煤倉導硐施工中的應用[J].中小企業(yè)管理與科技·學術(shù)版，2009，（3）.

作者簡介：張建威（1978-），男，河北邯鄲人，五礦邯邢礦業(yè)有限公司西石門鐵礦采礦助理工程師，研究方向：采礦。

（責任編輯：陳 倩）