深孔分段爆破掘进天井.doc

深孔分段爆破掘进天井 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?=6～8，灰岩?=6～12，花岗岩和矽卡岩?=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?=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： 图l