白云巖中開拓掘進的雙楔形掏槽研究與試驗

張 涵

(貴州開磷礦業總公司, 貴州開陽縣 550302)

白云巖中開拓掘進的雙楔形掏槽研究與試驗

張 涵

(貴州開磷礦業總公司, 貴州開陽縣 550302)

用沙壩礦在2002年6月以前,開拓巷道一直布置在底板頁巖(或礦體)中,但底板頁巖較破碎,易冒落,安全性差,支護成本高。2002年6月以后將開拓巷道布置在頂板白云巖中,白云巖硬度大,較穩定,但其可爆性差。為此,提出在白云巖巷道掘進中進行雙楔形掏槽試驗。通過試驗,找出了合理的鑿巖爆破參數,并取得良好的效果。

巷道掘進;白云巖;雙楔形掏槽;鑿巖爆破參數

1 概 述

開陽磷礦礦層屬洋水背斜,礦層頂板為鮞狀和細晶白云巖,厚度100m,底板為灰綠色石英砂質頁巖,厚5～11m,以下為紫紅色頁巖。礦層真厚度6 m,分布較均勻。用沙壩礦段位于貴州開陽磷礦洋水礦區西南部,洋水背斜西翼南端。用沙壩礦巖層從上至下為震旦系上統燈影組、陡山沱組、下統南沱組。

2002年6月以前,用沙壩礦的開拓巷道一直是在礦體內或灰綠色石英砂巖和紅頁巖中掘進。這幾種巖層硬度都不大,可爆性好,采用一般的掏槽眼時爆破效果很理想。但遇到大斷層時要穿過白云巖掘進,此時按一般的掏槽眼掘進,效果一直較差,循環進尺最好時也只能達到1.3m左右。該礦自2002年6月才將開拓巷道布置在頂板白云巖中,白云巖硬度大,較穩定,支護工藝簡單,在沒有地質構造的情況下,不需支護,但可爆性差。為解決白云巖可爆性差的問題,提出用雙楔形掏槽眼對白云巖巷道掘進鑿爆參數進行研究與試驗,找出合理的鑿巖爆破參數。為實現在頂板白云巖掘進中提高循環進尺,達到降低開拓成本的目的。

(1)開拓類型:大型進口設備脈外中段斜坡道開拓。

(2)巷道規格:掘進凈斷面13.442m2,三心拱斷面,巷道墻高2.0m,拱高1.5m,斷面凈寬4.2m。

(3)鑿巖設備:BOOMER-281淺孔鑿巖臺車,配套釬桿長3.0m,鉆孔直徑￠=41mm。

(4)爆破器材:2#銨松蠟巖石炸藥卷,長20cm,直徑￠=25mm,非電毫秒延期微差雷管。

2 雙楔形掏槽眼的設計

2.1 雙楔形掏槽眼的概念及特點

雙楔形掏槽眼是斜眼掏槽的一種,是一種混合式掏槽眼,炮孔與工作面的夾角以及兩排炮孔距離都和巖石的堅固性系數有關。爆破時先用6個炮孔作第1組楔形掏槽眼形成自由面,再用第2組6個掏槽眼擴大自由面,逐步擴大爆破范圍,掏槽面積較大,適用于較大斷面的巷道。但因炮眼傾斜,掏槽眼深度受到巷道寬度的限制,循環進尺也同樣受到限制。

2.2 掏槽眼的設計

根據用沙壩礦頂板白云巖的堅固性系數(f=8～15)及設計的巷道斷面尺寸,對雙楔形掏槽眼的鑿巖爆破參數進行設計,設計炮孔與工作面的夾角為58°～65°,整個斷面布置69個炮孔,第1圈掏槽孔深2.2m,第2圈掏槽孔深2.4m,其他參數見圖1。

圖1 工作面炮眼布置

3 掘進爆破試驗

由于雙楔形掏槽眼是一種斜眼,施工技術要求高,兩排炮孔必須兩兩對稱地布置在巷道斷面中央偏下的位置,各對掏槽眼還須同在一個水平面上。這就要求工程技術人員在作業過程中嚴格按照鑿爆參數設計圖進行跟班施工指導,并作好爆破參數和爆破效果記錄,對試驗結果進行分析,在試驗過程中根據爆破效果不斷調整參數,試驗數據見表1～表3。

表1 裝藥量及起爆順序

表2 爆破效果

表3 雙楔形掏槽眼試驗數據

對比分析試驗數據表得出一個結論:當掏槽眼深為第1圈2.2m、第2圈2.4m時,循環進尺為2.1 m,爆破效果較好,巷道成形也較好,每米巷道消耗的炸藥量最少。

4 試驗總結

(1)爆破參數是否合理直接影響爆破效果,而影響爆破效果的因素很多,歸納起來主要有3個方面的因素:巖石特性,即巖石的物理力學性質以及構造特性;炸藥性能,即炸藥的威力、猛度、爆熱、爆容、爆速、爆壓以及密度等,其中對爆破效果影響較大的是爆速、密度、爆熱、和爆容;爆破參數,即孔網幾何參數、裝填參數、起爆參數等,它涉及到炸藥能量的時空分布和合理利用的問題。

(2)用沙壩礦通過3個多月時間的雙楔形掏槽眼鑿巖爆破試驗,給出了適合于用沙壩礦頂板白云巖中掘進巷道的鑿巖爆破參數,提高了循環進尺,巷道成形質量有了大幅度提高,同時降低了開拓巷道的掘進成本。

(3)當巖層受地質構造影響,巖層很破碎時,由于臺車掘進的沖擊壓力很大,易對炮孔造成破壞,導致炸藥裝不到位,爆破效果受較大影響。

(4)雙楔形掏槽眼的施工技術要求高,難度大,對鑿巖臺車操作人員的技術水平要求較高。

(5)需要有責任意識很強的工程技術人員和鑿巖臺車操作人員。

[1]裴啟濤,陳建宏.雙楔形掏槽方法和光面爆破技術的綜合設計[J].礦業研究與開發,2009,(1).

[2]張富民.采礦設計手冊[M].北京:中國建筑工業出版社,1987.

[3]劉會文.井巷工程[M].北京:煤炭工業出版社,1989.

[4]張志呈.爆破基礎理論與設計施工技術[M].重慶:重慶大學出版社,1994.

[5]徐小荷.采礦手冊[M].北京:冶金工業出版社,2005.

2010-01-04)

張 涵(1976-),男,貴州沿河人,助理工程師,從事采礦工程設計工作,Email:zhang19761030@sina.com。