山特維克DL-421深孔鑿巖臺車在大紅山鐵礦的應用

趙靈君 蘇培海

（玉溪大紅山礦業有限公司 云南玉溪 653405）

山特維克DL-421深孔鑿巖臺車在大紅山鐵礦的應用

趙靈君 蘇培海

（玉溪大紅山礦業有限公司 云南玉溪 653405）

大紅山鐵礦400萬t/a二期采礦工程采用無底柱分段崩落法30m×20m的高分段結構參數，這在全世界礦業發展史上尚屬首次。本文主要介紹了針對該采礦方法選擇的山特維克DL-421深孔鑿巖臺車的鑿巖參數選擇。

山特維克DL-421鑿巖臺車；高分段大間距分段崩落法；多機芯鑿巖；炸藥單耗；裝藥密度

1 引言

大紅山鐵礦無底柱分段崩落法采用20m×20m的結構參數已經多年，技術成熟、先進，并且形成了豐富的開采經驗，在國內類似礦山中起到了標桿作用。在現有成熟參數及經驗的基礎上，大紅山鐵礦不斷創新和突破，并在400萬t/a二期采礦工程370m、340m兩個分段采用30m×20m的高分段無底柱分段崩落法結構參數，這在全世界尚屬首次，且無經驗可借鑒。

針對30m的高分段結構：①遇到的難題便是中深孔深度及鑿巖難度的大幅度增加；②如何選擇合適的鑿巖設備及合理的鑿巖參數決定著采區最終的爆破效果、出礦效率、貧化率的大小，故鑿巖設備及鑿巖參數的合理選取對礦體開采起到至關重要的作用。

2 高分段無底柱分段崩落法

大紅山鐵礦一期400萬t/a井下采礦工程采用高分段、大間距無底柱分段崩落采礦法及先進的無軌采掘及裝運設備，分段高度20m，進路間距20m，經過多年的生產實踐，該結構參數的開采工藝已經很成熟，并取得了較好的回采效果。隨著一期礦體的逐漸縮減，大紅山鐵礦已逐步進入二期400萬t/a井下采礦工程的開采，為了更好的接替一期采礦工程，二期工程沿用了高分段、大間距無底柱分段崩落采礦法，并且將340m、370m兩個分段高度提高至30m，至無底柱分段崩落法應用以來是獨一無二的，這是大紅山鐵礦在多年經驗及技術基礎上的創新，同時也作為重點、難點工程進行攻關。

3 山特維克DL-421深孔鑿巖臺車性能

SandvikDL-421-15是一種電液控深孔鑿巖臺車，孔徑范圍89～127mm，孔深可達54m，大紅山鐵礦二期采礦工程深孔鑿巖選取102mm直徑。

4 臺車鑿巖參數試驗比較及確定

4.1 鑿巖臺車地表試驗

由于選用的山特維克DL-421鑿巖臺車是適應于二期采礦工程各分段采切工程的巷道規格，為確保臺車能順利到達工作面，首先在地表進行尺寸試機試驗。

340m、370m分段鑿巖進路規格為6×4.1m，形狀為1/5拱高三心拱，根據此規格按照1：1的比例在地表制作了槽鋼巷道拱架模型，在巷道模型下按鑿巖機的鑿巖特點和井下中深孔的施工要求進行試驗，分別進行了鑿巖設備鑿巖中心左右移動距離，不同位置鑿巖中心對巷道高度的要求、不同鑿巖中心位置鑿巖邊孔角和整體移動鑿巖設備位置等方式進行試驗。

試驗結果如下：

4.1.1 鑿巖設備位于巷道中心位置的試驗情況（方案一）

（1）鑿巖中心位于設備正中心時，其作業時鑿巖中心對應的巷道高度要求在4m以上，可以鉆鑿0°以上任意角度的鉆孔。

（2）設備的鑿巖中心從設備中心位置左右移動范圍在0～1.5m之間，其中設備具備鑿巖條件的范圍是0～0.65m和1.05～1.5m兩個區間；1.05m處設備鑿巖時的巷道高度要求在4.3m以上，才能正常鑿巖，距離在1.05m以上時巷道要求高度更高，因此在現有巷道盡寸上設備鑿巖中心向左右移動1.05～1.5m是不可行的。鑿巖中心向左右移動到0.65m處時剛好處于能否鑿巖的臨界值，為確保能順利正常鑿巖，選定試驗位置在0.6m處.該處設備正常鑿巖時的巷道高度必須在3.9m以上，鑿巖邊孔角必須在 60°以上（邊孔角分別試驗了 45°、50°、55°、60°等四個角度，其中45°不可以鑿巖，50°可以鑿巖、55°不可以鑿巖，60°以上可以鑿巖）。

4.1.2 鑿巖設備在巷道中整體左右移動的試驗情況（方案二）

（1）在巷道模型下，鑿巖設備鑿巖中心位于設備中心，其鑿巖設備即能移動到，又能實現正常鑿巖的范圍是巷道中心左右各0-1.1m～1.15m。最大移動距離取值左右各1m。

（2）設備中心及鑿巖中心移到距巷道中心1m的位置，鑿巖機可鉆鑿任意角度的鉆孔，設計巷道高度也能滿足鑿巖臺車的正常鑿巖高度，高度在4m以上。

試驗結論：從兩種鑿巖機芯布置方式、設備的機械化程度、鑿巖效率分析，方案一的施工藝較方案二簡單，自動化程度高，不需要整機移動，大大縮短了工序間的銜接時間，施工同樣的中深孔所用時間較方案二短，效率更高，故采用方案一的機芯布置方式。

4.2 鑿巖臺車深孔鑿巖參數的確定

4.2.1 最小抵抗線

根據深孔直徑D=102mm，計算得出最小抵抗線W，即排距。

W=（20～40）D=2.04～4.08m

根據二期采礦工程礦體普氏系數f=8-12，且參照一期采礦工程76mm孔徑，1.8-2m的排距，暫取W=2.4m。

4.2.2 孔底距

孔底距a=mW（m=1.0～1.3）=2.4～3.12m，參照一期采礦工程孔底距，最終確定二期采礦工程孔底距為2.6～3m。

4.2.3 深孔布孔方式的確定

根據設備特性和鉆臂與設備地梁的關系，當設備位于巷道中心時，選擇大值0.6m機芯距，并根據深孔布置形式不同，最后得到以下幾種布孔方式：

圖1

此方案單排爆破面積S=599.93m2；總孔深L=326.88m；填塞長度L1=48m；裝藥長度L2=278.88m；102mm深孔按105mm直徑計算得出深孔截面積S=0.00865m2；單排裝藥體積V=2.412312m3=2412312cm3；單位體積裝藥密度按一期經驗值1.089g/cm3取值，總裝藥量=2627.007kg；單排爆破礦量=5759.32t；則得出方案三的炸藥單耗=0.456kg/t；最大孔深39.56m（如圖2）。

此方案單排爆破面積S=599.93m2；總孔深L=296.72m；填塞長度L1=42m；

圖2

裝藥長度L2=254.72m；102mm深孔按105mm直徑計算得出深孔截面積S=0.00865m2；單排裝藥體積V=2.203328m3=2203328cm3；

總裝藥量=2399.424kg；單排爆破礦量=5759.32t；則得出方案四的

炸藥單耗=0.4166kg/t；最大孔深40.55m。

從單排總孔深、炸藥單耗、最大孔深等因素進行綜合比較，最后得出較為合理的方案四。在方案四的基礎上進一步對布孔方式進行優化，加大深孔在巷道頂板處的孔口距，決定將方案中的最深孔布置于巷道中心處，即增加巷道中心的機芯，優化為三機芯鑿巖，深孔總量、炸藥單耗等參數均未變化，而孔口距更為合理，如圖3。

圖3 最終布孔參數標準圖

5 山特維克DL-421鑿巖臺車的試機

大紅山鐵礦4臺山特維克DL-421鑿巖臺車正常試機三個月以來已施工深孔70000m，臺班效率達到6000m/月，鉆進速度0.7m/min，每臺用水量60L/min，經過逐漸的磨合，鑿巖臺車各項指標已經接近于設計理論值，為二期采礦工程的生產持續及備采提供了保障。

6 結束語

山特維克DL-421鑿巖臺車經過三個月的試機，不斷在鉆頭、鉆桿、鉆進速度、水壓、推進力等方面進行改進和更換，現已能滿足正常生產及備采需要，并已按照不斷計算和對比選取的鑿巖參數施工，現二期采礦工程切割槽已經正常擴槽，預計2016年4月將進行進路正排爆破，后期將根據實際爆破效果和礦石回收率及貧化率對鑿巖參數進一步優化和調整，不斷創新高分段、大間距無底柱分段崩落法的應用，同時也為其他類似礦山提供依據。

TD40

A

1004-7344（2016）13-0181-02

2016-2-15

趙靈君（1987-）男，采礦助理工程師，本科，主要從事采礦生產技術管理工作。

蘇培海（1984-）男，采礦助理工程師，本科，主要從事采礦生產技術管理工作。