鹿　魁

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

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用深孔爆破法拆除井筒保護(hù)巖柱

鹿魁

(南京梅山冶金發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司)

摘要對(duì)梅山鐵礦二期1#、2#主井延深施工時(shí)的井筒延深保護(hù)巖柱拆除方案進(jìn)行了研究，認(rèn)為深孔爆破拆除方案最佳，對(duì)該方案進(jìn)行了詳細(xì)分析，供類似礦山參考。

關(guān)鍵詞井筒延深保護(hù)巖柱深孔爆破

梅山鐵礦二期1#、2#主井延深施工時(shí)，為減少井筒施工與生產(chǎn)提升的相互干擾，保護(hù)延深工作面施工人員的安全，采用了預(yù)留保護(hù)巖柱、分段反掘下部井筒施工的延深方案。下部井筒掘砌及裝配結(jié)束后，根據(jù)新中段水平投產(chǎn)需要，須快速、安全地拆除保護(hù)巖柱(現(xiàn)場(chǎng)稱為揭?guī)r帽)，以便貫通上下井筒，為提升設(shè)施降段下延創(chuàng)造條件，為此，本研究經(jīng)綜合分析比較，確定采用深孔爆破方案拆除保護(hù)巖柱。

1工程概況

梅山鐵礦二期延深工程1#、2#主井由-447 m延深至-537 m，分別連通-447 m粗破碎水平、-464 m 措施水平、-490 m皮帶轉(zhuǎn)載水平和-537 m 平粉礦清理水平。井筒設(shè)計(jì)凈斷面φ5.5 m，混凝土井壁，澆筑厚度0.4 m，掘進(jìn)斷面φ6.3 m，巖石為碳酸鹽化、黏土化、黑云母安山巖，巖石普氏系數(shù)6～10。-464 m 為主井延深施工措施水平，-464 m 以下井筒采用分段反掘施工工藝。井筒保護(hù)巖柱有原井底-447～-464 m措施水平硐室頂板，高約12.5 m。-447 m原井底設(shè)有鋼結(jié)構(gòu)粉礦斜溜槽，井筒延深施工時(shí)在-464 m措施水平設(shè)有封口平臺(tái)。

2井筒保護(hù)巖柱拆除方案優(yōu)選

井筒保護(hù)巖柱拆除首先采用先反掘小井，上下貫通后進(jìn)行自上而下刷大與支護(hù)的施工工藝，為確保擴(kuò)挖時(shí)不致堵塞，小井直徑取1.8～2 m。反井掘進(jìn)方法有普通法、吊罐法、深孔爆破法、爬罐法和鉆井法5類。由于爬罐法和鉆井法設(shè)備投資大、成本較高，在揭?guī)r帽等短天井中較少采用。普通法掘進(jìn)天井是將天井劃分為巖石間和梯子間，人員通過(guò)梯子間進(jìn)入工作面的鑿巖平臺(tái)，進(jìn)行鑿巖、裝藥、聯(lián)線作業(yè)，掘進(jìn)時(shí)，人員直接暴露于頂板巖石之下，安全性差。由于該法掘進(jìn)速度慢、工效低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、通風(fēng)差，安全事故多，目前除在短天井、特別是盲天井掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，仍有部分采用外，已逐步被其他方法取代。吊罐法掘進(jìn)天井是用1個(gè)可升降的吊罐代替普通法的鑿巖平臺(tái)，同時(shí)又作為提升設(shè)備、工具、人員和爆破材料的容器，簡(jiǎn)化了施工工序，與普通法相比，無(wú)需搭設(shè)工作臺(tái)、安全棚、梯子，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了作業(yè)條件，吊罐上設(shè)有保護(hù)蓋板，可在一定程度上保護(hù)作業(yè)人員的安全。但吊罐法反掘小井時(shí)，工作空間狹小，且是高空作業(yè)，作業(yè)人員經(jīng)常受到掉石塊、冒頂、淋水、粉塵和炮煙的危害，安全事故時(shí)有發(fā)生。深孔爆破法掘進(jìn)天井是利用深孔鉆機(jī)在天井?dāng)嗝娣秶鷥?nèi)，首先沿天井全高自上而下或自下而上一次鉆完全部平行炮孔，然后分段或一次爆破成井，掘進(jìn)過(guò)程中，人員不進(jìn)入天井內(nèi)作業(yè)，作業(yè)安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低、作業(yè)條件好。為保證施工安全可靠，經(jīng)綜合比較，確定采用深孔爆破法[1-4]進(jìn)行主井井筒揭?guī)r帽小井反掘工作。

3深孔爆破拆除方案

3.1深孔爆破參數(shù)選擇和布置3.1.1掏槽方式

深孔爆破的掏槽方式有平行大空孔掏槽與漏斗掏槽2類。平行大空孔掏槽以不裝藥的中心空孔為自由面，各掏槽孔向中心空孔爆破，形成掏槽空間，一次爆破進(jìn)尺多，炸藥單耗少，對(duì)圍巖破壞小，為此，本研究采用平行大空孔掏槽方式。

3.1.2深孔直徑

深孔直徑主要取決于所選鉆機(jī)類型、巖石難爆程度、天井?dāng)嗝娉叽绲?。由于空孔提供爆破自由面和補(bǔ)償空間，因而宜采用較大的炮孔直徑。根據(jù)主井巖帽工程、地質(zhì)及設(shè)備狀況，確定空孔直徑127 mm，其余炮孔直徑91 mm。

3.1.3掏槽孔與空孔間距

深孔間距取決于巖石性質(zhì)、深孔直徑、天井?dāng)嗝娉叽绾吞筒鄯绞?。其中掏槽孔至補(bǔ)償孔(空孔)的距離是決定炮孔間距的關(guān)鍵參數(shù)。本研究將掏槽孔至空孔的距離確定為0.4～0.45 m。

3.1.4炮孔數(shù)目與炮孔布置

根據(jù)巖帽小井規(guī)格、巖石性質(zhì)及類似礦山經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)9個(gè)炮孔，其中空孔1個(gè)、掏槽孔4個(gè)、周邊孔4個(gè)，炮孔布置見圖1。

圖1　炮孔布置示意(單位：mm)

3.1.5爆破分段高度

深孔爆破法掘進(jìn)天井可采用全深度一次爆破或自下而上分段爆破方式。對(duì)于深度不大的天井，可采取全深度一次爆破方式，對(duì)于深度較大的天井，爆破時(shí)往往將整個(gè)天井分成若干個(gè)爆破分段，自下而上分次爆破。爆破分段高度大，可大大節(jié)省輔助作業(yè)時(shí)間，使工序更為簡(jiǎn)化。但分段高度過(guò)大，由于巖石的夾制性也大，特別是巖石堅(jiān)韌難爆時(shí)，將嚴(yán)重影響爆破效果。在確定爆破分段高度時(shí)，須綜合考慮巖石性質(zhì)、天井?dāng)嗝娉叽?、深孔直徑、掏槽方式、炸藥性質(zhì)及天井下部?jī)?chǔ)渣空間等因素。對(duì)于井筒揭?guī)r帽工程，還須考慮爆破對(duì)井筒設(shè)備、設(shè)施震動(dòng)、沖擊影響以及巖帽下方接渣平臺(tái)的承載能力,深孔爆破前，須對(duì)-464 m平臺(tái)按照承載能力進(jìn)行加固，并覆蓋1.5 m以上厚度的巖渣作為緩沖層。根據(jù)礦山實(shí)際情況及類似礦山經(jīng)驗(yàn)，主井巖帽小井設(shè)計(jì)選取爆破分段高度2～3 m，施工時(shí)，根據(jù)爆破情況適當(dāng)調(diào)整。

3.2深孔鉆孔施工

根據(jù)礦山設(shè)備狀況，可采用風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)和地質(zhì)鉆機(jī)等設(shè)備施工深孔鉆孔。風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)由下向上鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度快，易排巖粉，但鉆孔偏斜率大。地質(zhì)鉆機(jī)由上向下鉆進(jìn)，鉆孔偏斜率小，鉆進(jìn)速度慢。為盡可能縮短揭?guī)r帽對(duì)主井提升的影響，采用YQ-100型風(fēng)動(dòng)潛孔鉆機(jī)在-464 m措施水平由下向上鉆進(jìn)。炮孔鉆通后須及時(shí)采取保護(hù)措施，避免上分層積水、巖渣等進(jìn)入炮孔。

3.3裝藥及起爆

采用乳化銨油卷裝炸藥，連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)。采用非電起爆系統(tǒng)，奧瑞凱系列長(zhǎng)腳線毫秒非電雷管。為確保起爆的可靠性，采用雙雷管起爆。各分段裝藥及起爆步驟如下：

(1)測(cè)孔。在-447 m水平利用尼龍繩綁扎長(zhǎng)約0.2 m橡膠軟管，通過(guò)鉆孔下放至孔底，測(cè)量每孔深度，并標(biāo)號(hào)記錄。

(2)孔底堵塞。首先利用鐵絲將2片木楔一并下放至孔底，然后用沖錘將木楔楔緊，并充填炮泥或砂子0.3～0.5 m。

(3)裝藥。取粉狀銨油卷裝炸藥，每4只作為一捆綁扎，用麻繩將炸藥捆串綁成長(zhǎng)藥柱，吊裝入炮孔內(nèi)，并使各炮孔的裝藥高度盡可能保持在同一水平。

(5)炮孔堵塞。裝藥后，在孔內(nèi)用0.3～0.5 m的炮泥或砂子堵塞炮孔,堵塞時(shí)嚴(yán)禁石塊下落炮孔和損傷導(dǎo)爆管。

(6)起爆。聯(lián)線后，撤離爆破區(qū)人員、做好警戒后，利用脈沖起爆器進(jìn)行遠(yuǎn)程起爆，起爆順序見表1。

表1　起爆順序

重復(fù)(1)～(6)，直至小井爆破貫通，最后1炮巖帽的預(yù)留高度應(yīng)不小于1.8 m，可采取全孔裝藥，用編織袋裝滿粉礦覆蓋孔口，起爆揭通小井。

4結(jié)語(yǔ)

采用深孔爆破法進(jìn)行梅山鐵礦二期1#、2#主井保護(hù)巖柱小井施工，實(shí)現(xiàn)了井筒保護(hù)巖柱的快速、安全拆除。實(shí)踐證明，深孔爆破法應(yīng)用于井筒延深保護(hù)巖柱拆除等短天井工程，具有施工安全可靠、作業(yè)條件好、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性較強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

[1]龍維祺.爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

[2]王世潭，何標(biāo)慶，林世豪，等.中深孔爆破技術(shù)在洪峰礦巷道掘進(jìn)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016(1):61-62.

[3]鄧濤，池恩安，張修玉.露天深孔爆破盲炮闡述原因事故樹分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(12)：144-145.

[4]余一松.巖石碎脹系數(shù)與深孔爆破補(bǔ)償空間的關(guān)系[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(12)：150-151.

(收稿日期2015-12-28)

鹿魁(1972—)，男，工程師，210041 江蘇省南京市雨花臺(tái)區(qū)西善橋。