鏡鐵山礦掘進工藝管理與研究

摘 要:礦山掘進工藝的優劣很大程度取決于鑿巖設備的性能和鑿巖人員的操作水平，目前，Boomer282臺車在國內大中型礦山中使用廣泛，Boomer282臺車也具備了較高的鑿巖性能，對提高礦山的掘進水平起到了重要作用。掘進工藝的單炮進尺穩定是生產計劃的保證，也是從事礦山管理技術人員需要解決的難題。鏡鐵山礦樺樹溝礦區掘進工藝已具備較高水平，平均單炮進尺已突破2.9m，達到國內領先水平。

關鍵詞:掘進工藝Boomer282臺車礦山管理單炮進尺

中圖分類號:TD263.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(a)-0044-02

隨著礦山管理的精細化，采礦各工序的生產計劃、組織在礦山管理中越來重要。“采掘并舉、掘進先行”是礦山生產的指導方針，掘進工序的生產計劃和組織對后續采礦工序影響較大，也體現了掘進工序在礦山管理中的重要性。

單炮進尺又稱循環進尺，是指掘進工序中在巷道掌子面鑿巖炮孔、裝藥爆破一次循環工作后前進的距離。單炮進尺是衡量平巷掘進工藝水平的一個重要指標，提高單炮進尺，不僅能縮短平巷掘進的循環時間，降低炸藥單耗，降低勞動強度，還具有巨大的經濟效益。國內不同礦山使用的鑿巖設備不同，地質構造和巖石類型的獨特性和差異性，提高了對掘進工藝的技術要求。目前，由于鏡鐵山樺樹溝礦區Ⅰ、Ⅱ礦體地質條件的差異性，單炮進尺波動大，嚴重影響采準工序的計劃和生產組織，給管理上帶來了很大的不便。保持平巷掘進單炮進尺的穩定，也是近年來礦山技術管理人員值得去探討的課題。

1 樺樹溝礦區概況

鏡鐵山樺樹溝礦區是一座生產了30多年的大型地下礦山，是酒鋼生產主要鐵礦石原料基地。樺樹溝礦區礦體屬于急傾斜厚礦體，礦石和圍石穩定，全礦區礦石多為混合礦石，地表淺部多為褐鐵、菱鐵、鏡鐵三種組成的混合礦，僅在深部有菱鐵、鏡鐵兩種組成的混合礦。礦石的比重平均為3.6t/m3;巖石的比重平均為2.87t/m3;礦石的普氏硬度平均為14;巖石的普氏硬度平均為9;礦石的自然安息角為40°16`。

1.1 樺樹溝平巷掘進工藝

樺樹溝礦區采取平硐加溜井的開拓方式，使用無底柱分段崩落法，階段運輸巷道采用脈外平巷加穿脈布置。目前掘進工序主要是穿脈平巷和切割平巷的掘進工作，巷道斷面采用1/3標準三心拱斷面，尺寸為3.8m×4.2m，斷面面積為14.7m2。

平巷掘進采用Boomer282全液壓雙臂掘進臺車鑿巖，釬頭直徑為48mm和76mm兩種，釬桿長度為3.7m，鉆孔深一般為3.2m～3.3m。目前，Boomer282全液壓雙臂掘進臺車因機械化程度高，靈活方便，且炮孔的精確度高等優點而廣泛使用，為提高掘進工藝水平提供了保障。炮孔設計采用五星掏槽法，布孔方案由技術員根據現在情況設計，目前炮孔設計已形成成熟的方案。掘進過程中，操作人員根據炮孔布孔方案在掌子面掘鑿炮孔，炮孔必須垂直于掌子面。五星掏槽法簡單易于操作，掘進操作人員更容易操作和掌握，使其它炮孔布局更合理。爆破工作是在鑿巖人員完成炮孔鑿巖后進行，目前掘進爆破采用通過起爆藥包起爆膨化銨油炸藥的方式爆破，起爆藥包選用2#巖石乳化炸藥。爆破后的礦堆采用EST-5C電動鏟運機鏟運。電動鏟運機靈活，活動范圍大，更能滿足掘進工序的要求。

1.2 常用炮孔布孔方案

經過幾年的實踐摸索，不斷對炮孔方案進行優化，目前常用布孔方案圖1。設計中使用2～10段雷管，1段雷管用于起爆爆破網絡。各段雷管爆破的最小抵抗線見常用布孔方案圖1。布孔設計采用五星掏槽法，中心孔位于掌子面中線上，距底板1.2m，孔徑為76mm。空孔4個，孔徑76mm。裝藥孔孔徑48mm，每孔裝藥量為1.18kg/m。

2 單炮進尺

目前樺樹溝平巷掘進平均單炮進尺能保持在2.9m以上，已達到國內領先水平，但受多種因素影響，單炮進尺波動較大，給生產組織和管理帶來不便。礦山技術管理人員不斷總結經驗，一直致力于解決此項難題，通過堅持不懈的努力，已形成了較系統的管理方案。單炮進尺受多方面因素的影響，經過多年來掘進工序的生產實踐，分析各類影響因素，大致可以概括為以下幾個方面。

2.1 巖性變化

巖性變化是影響單炮進尺一個很重要的因素。在平巷掘進工作中，由于受礦體的變化，巖層的變化等地質情況變化的影響，降低爆破效果，使單炮進尺波動較大，給掘進工作的帶來諸多困難。因此，對地質結構的管理也是掘進工序的重點，通過長時間的現場跟蹤記錄和總結，目前已形成兩套具體管理方案。

當巖性變化不大時，分為巖性較軟和巖性較硬兩種情況。巖性較軟時，礦石結構一般較破碎，爆破時有效能量較大，為充分利用爆破能量，適當放大掏槽眼距，一般情況在10～30mm。試驗過程中，3#眼經常出現結晶盲殘跑，原因為中心眼（2#）爆破的能量過大，向周邊釋放能量時擠壓3#眼區域，使3#眼出現“擠死現象”，即結晶盲殘跑，因此，適當放大掏槽眼距能有效利用爆破能量。巖性較硬時，巖石結構一般較密實，爆破時克服巖石壓力會損失一部分能量，使有效爆破能量減少，屆時可采取適當減小掏槽眼距，一般在10～20mm。

當巖性變化很大時，一般情況是巖石硬度大大超過平均值，技術人員對布孔方案進行優化設計，形成補充布孔方案見圖2。補充方案提高了掏槽眼的位置，掏槽眼與地板距離為1.7m，增加了一個外層輔助眼，輔助眼隨掏槽眼位置而變化見圖2，其他情況與常用布孔方案變化不大。此套方案改變掏槽位置，增加炮孔，能增加爆破能量，有效增加單炮進尺。受地質條件所致，此方案試驗較少。

2.2 鑿巖布孔

平巷掘進的主要工作是鑿巖，鑿巖質量的好壞也直接影響爆破效果，從而決定了單炮進尺，鑿巖質量主要有幾個方面的影響因素，技術人員針對布孔的影響因素，也采取了相應的解決措施。

2.2.1 平巷掘進臺車

平巷掘進使用Boomer282全液壓雙臂掘進液壓臺車鑿巖，鑿巖臺車性能是炮孔質量的保證，旋轉、沖擊、推進壓力的匹配關系也是管理的重點。操作工在鑿巖過程中根據礦石性質和鉆桿的撓性，開眼門時控制沖擊壓力和推進壓力，保證眼門的位置合理。臺車開始鑿巖時，首先將推進梁調整水平，并緊頂住掌子面;其次，將釬頭固定在夾釬器中，防止釬頭震動幅度過大而影響布孔;最后，開眼門是調低沖擊壓力，以確保布孔質量。當遇到較硬巖層時，應適當調整全沖擊壓力和推進壓力，使鉆桿不發生彎曲，防止下栽眼的產生。另外，停車時臺車要與巷道平行，并定期對臺車進行保養，減少對臺車性能的損傷。

2.2.2 布孔

根據布孔設計方案，操作人員在掌子面完成鑿巖工作，為保證孔位的正確和孔距的合理，在鑿巖前須確定巷道的中腰線。炮孔布置前采用線墜、油漆、塔尺、鋼尺等專用工具標定巷道中心及輪廓。必須用油漆標明巷道中心，巷道寬度，以及各孔的位置。炮孔布置中心孔坐標與設計誤差不得超過±100mm，空孔、掏心炮孔、內層輔助布孔誤差不得超過±50mm，外層輔助孔、周邊孔布孔誤差不得超過±100mm。巷道寬度炮孔開口按4.0m，高度頂孔開口距底孔按3.6m。另外，用油漆在掌子面標注各孔具體位置，嚴格執行布孔設計方案，確保各孔爆破時的最小抵抗線滿足設計要求。

2.2.3 鑿巖

鑿巖是整個施工過程的重點，鑿巖前的準備工作就緒后，操作人員開啟臺車準備鑿巖。鑿巖質量一般由角度、孔位、孔距決定。

鉆桿角度直接影響炮孔質量。當鉆桿角度下偏時，炮孔下栽，爆破時，為拋擲礦石，部分能量克服礦石重力做功，能量損失影響爆破效果。當鉆桿角度不平行時，偏差角度超過3°時，炮孔深度一般為3.3m，則孔底距偏差約為17cm，超過5°時，孔底距偏差約為30cm。另外，濕式鑿巖炮孔里一般殘留了水和渣，為了使水能自流下來，炮孔應上偏。綜上所述，炮孔一般向上偏1°～2°。

在鑿巖前，部分孔位已經在掌子面上標注，鑿巖時，操作人員須將鉆頭定位在掌子面指定位置，開好眼門，在鑿巖100cm左右后將釬頭拔出，需重新調整角度后，保證炮孔的角度垂直掌子面，再繼續鑿巖，以確保鑿巖質量。這樣可以確保各孔之間的最小抵抗線滿足爆破要求。臺車炮孔每打完一個孔后必須進行1～2次擴孔，清理孔內小石塊和殘渣，便于炮孔裝藥爆破。

因此，鉆桿角度、鉆機定位和孔底距管理是操作人員的重點。在鑿巖時，一般一人操作臺車，一人車下指揮鑿巖，鉆桿角度，鉆頭定位由兩人協商確定。另外，針對炮孔角度，孔距等參數組織技術人員跟蹤記錄，并總結經驗與操作人員互相交流，提高操作人員水平，確保炮孔質量滿足爆破要求。

2.3 裝藥爆破

鑿巖服務于爆破，爆破效果是對鑿巖質量的反映。平巷掘進爆破對裝藥的要求較高，為取得良好的爆破效果，采取半秒微差爆破。根據炮眼的位置和作用不同，平巷掘進一般使用1～10段雷管。根據炮孔的作用與位置的不同，在裝藥管理上也具有針對性。

掏槽眼用于爆出新的自由面，為其他后爆破眼創造有利的爆破條件。掏槽眼的自由空間主要由空孔提供。掏槽眼裝藥密度要求較高，裝藥人員在裝藥時，裝藥器底風風壓適當調大，并搗實炮孔炸藥，提高掏槽的裝藥密度。掏槽眼要求預留深度30cm，并用炮泥填塞，填塞長度不小于30cm，此點需要裝藥人員經驗豐富。當遇到較硬巖層時，掏槽孔裝藥過程中同時裝入一根2.5m長的導爆索，加強掏槽孔爆破。

輔助眼是破碎礦石的主要炮眼，也是體現單炮進尺最直接的區域，需要較大爆破能量，裝藥密度要求較高，裝藥人員須搗實炮孔炸藥，要求內層輔助預留深度為50cm，外層輔助預留深度60cm，并用炮泥填塞，填塞長度不小于30cm。

周邊眼控制爆破后的巷道斷面形狀、大小和輪廓。一般采取控制爆破，裝藥人員可調低裝藥器底風風壓，但必須保證一定的裝藥密度，裝藥密度由裝藥人員根據現場地質情況自行控制。底眼爆破須克服礦石的重力，而且需防止浮石砸斷底眼導爆管，底眼一般采取雙雷管起爆。底孔要求預留長度60cm，其它周邊孔要求預留炮孔70cm，并用炮泥填塞，填塞長度不小于30cm。

另外，在管理上特別強調，在裝藥前必須清理炮孔殘渣，做好裝藥的準備工作，保證裝藥的順利進行，一般采用高壓風沖洗炮孔，吹出炮孔內的殘留水和渣。

3 結語

加強平巷掘進的管理，并及時對掘進難題進行技術服務指導是我礦穩定平巷掘進單炮進尺的主要措施。通過長時間的跟蹤服務，對技術難題組織操作人員進行技術攻關，并定期組織平巷掘進操作人員參加技術經驗交流會，現已形成了成熟的操作規程，單炮進尺穩定在2.9m以上，取得重大突破，掘進工藝水平達到國內同行業的領先水平，為礦山的發展作出巨大貢獻。

成熟的管理模式是生產計劃順暢的保證，“抓指標進步，破發展難題”需要礦山技術人員投入更多的心血。隨著礦山管理的精細化，技術要求也越來越高，解決礦山發展中的技術難題，加強礦山的技術水平，將是礦山今后的發展方向。

參考文獻

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