某礦分支溜井施工工藝改進(jìn)研究與應(yīng)用

江 鵬

某礦分支溜井施工工藝改進(jìn)研究與應(yīng)用

江 鵬

(紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 龍巖縣 364200)

分支溜井開鑿施工是礦山開拓的重要環(huán)節(jié)，而傳統(tǒng)的分支溜井施工工藝不僅效率較低，而且安全性低、成本高。某礦針對原分支溜井施工的弊端，對分支溜井開鑿施工的布孔方式和爆破方法等進(jìn)行了改進(jìn)，不僅提高了施工的效率，還使得施工更加安全，該分支溜井施工工藝可為類似礦山分支溜井施工提供參考和指導(dǎo)，具有一定的借鑒 意義。

VCR爆破;分支溜井;溜井施工

溜井運(yùn)輸是實(shí)現(xiàn)礦、廢石在不同開拓水平之間低成本運(yùn)輸?shù)挠行Х椒ǎ湓谄巾祥_拓或豎井開拓的礦山得到了廣泛應(yīng)用；溜井系統(tǒng)工程是金屬礦山基建、采準(zhǔn)、生產(chǎn)探礦和放礦的重要工程之一，溜井工程量約占礦山井巷工程總量的10%～15%，占采準(zhǔn)、切割工程量的40%～50%，在我國許多地下開采的金屬礦山中，普遍采用溜井放礦[1-5]。而大部分礦山都是分中段采礦和溜礦，各中段的礦石由分支溜井放入溜井中，可見分支溜井是溜井系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。如何高效率，安全且經(jīng)濟(jì)的完成分支溜井施工是礦山的重要任務(wù)。

某礦采用垂直式溜井結(jié)構(gòu)，本文介紹了該礦分支溜井原施工工藝和改進(jìn)后的施工工藝，并對兩種工藝在效率和安全方面進(jìn)行對比，體現(xiàn)出優(yōu)化后工藝的優(yōu)勢，新工藝可全方位提高礦山效益，同時(shí)為相類似礦山分支溜井施工提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 原施工工藝

1.1 施工工藝介紹

某礦分支溜井如圖1所示。溜井附屬的分支溜井采用反掘法施工，當(dāng)溜井施工至分支溜井的下部開口位置時(shí)，主溜井停止往下掘進(jìn)，向上反掘分支溜井，具體是先從分支溜井下方開口處沿著分支溜井中心線用手工鉆打小孔，再用小孔爆破的方式向上開鑿一條高和寬各1.5 m的導(dǎo)孔，卸礦口處預(yù)留厚度為5 m的保護(hù)層為分支溜井上部口部擴(kuò)刷提供作業(yè)平臺，待導(dǎo)孔施工完成后進(jìn)行分支溜井上部口部擴(kuò)刷，完成下礦格篩底座澆筑后，再從上方卸礦口同樣用手工鉆打小孔，再用小孔爆破的方式向下擴(kuò)刷，之后的爆破作業(yè)以導(dǎo)孔作為自由面及補(bǔ)償空間進(jìn)行小孔爆破，每次爆破約進(jìn)尺1.8 m。預(yù)留的保護(hù)層同樣用手工鉆打小孔，之后用小孔爆破。導(dǎo)孔炮孔布置參考圖2中內(nèi)部寬1.55m部分，擴(kuò)刷斷面炮孔布置見圖2（除去導(dǎo)孔部分）。

圖1 溜井爆破順序圖

圖2 原工藝斷面炮孔布置（單位：mm）

1.2 存在的問題

此工藝由于每次爆破進(jìn)尺只有1.8 m，施工爆破進(jìn)度較慢，爆破次數(shù)較多，每次裝藥還需在分支溜井開口位置搭建工作平臺，工藝繁瑣。按照此工藝施工，影響工作效率的同時(shí)還存在諸多安全隱患，同時(shí)，此工藝成本大，凾需改進(jìn)。

2 新施工工藝

和原工藝不同，改進(jìn)后的工藝不再開鑿導(dǎo)孔，而是沿著分支溜井中心線向下打大孔來代替導(dǎo)孔和小孔。而且整個(gè)分支溜井（除去上面口部預(yù)留厚度為5 m的保護(hù)層用手工鉆打小孔，之后用小孔爆破，方法同原方案）采用VCR法分5次爆破。

2.1 爆破范圍及爆破順序

本次爆破位于0 m中段，廢石溜井分支溜井大孔爆破，分支溜井傾角60°，走向北偏東29°，中線長度23.3 m，垂直切面3.1 m（寬）×3.05 m（高）的三心拱形巷道，總共有20個(gè)孔（見圖3），爆破總孔深為454.72 m。炮孔施工完畢后，由下往上分5次進(jìn)行大孔爆破（見圖1）。上方預(yù)留厚度5 m的保護(hù)層。爆破至只剩下保護(hù)層后，對下礦口先進(jìn)行擴(kuò)刷施工和水泥澆筑格篩基座，再用手工鉆的形式對保護(hù)層進(jìn)行鉆小孔，以小孔爆破的形式進(jìn)行爆破，以減小爆破對下礦口和格篩的影響。由于上方巖層受到了前面幾次爆破的影響，施工時(shí)需注意手工鉆施工、鎖口施工及格篩安裝施工帶來的安全 隱患。

圖3 新工藝斷面布孔圖（單位：mm）

2.2 大孔爆破網(wǎng)孔布置及爆破參數(shù)

（1）裝藥結(jié)構(gòu)及爆破參數(shù)。大孔爆破采用VCR法，連續(xù)裝藥方式，使用Ф100乳化炸藥藥條裝藥。盲孔先要將孔內(nèi)水吹凈、通孔在孔底位置用鍍鋅鋼絲吊一堵孔塞，再用細(xì)砂填起0.5 m。然后用吊繩吊下Ф100乳化炸藥，裝藥高度2 m，但由于爆破后會(huì)造成同一圈孔深淺不同，則需要按實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)配，使各同一圈的藥面高度基本保持在同一高度。最后填塞1 m厚的細(xì)砂（見圖4）。

圖4 爆破裝藥結(jié)構(gòu)圖（單位:mm）

（2）起爆網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)裝藥結(jié)構(gòu)圖往孔內(nèi)裝入起爆藥包，孔口按設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行地表雷管的連接，再用兩發(fā)普通導(dǎo)爆管雷管將起爆點(diǎn)的導(dǎo)爆管反向連好，然后用導(dǎo)爆管連接塊引出一根主導(dǎo)爆管牽到安全地點(diǎn)，用起爆器起爆。起爆網(wǎng)絡(luò)見圖5，圖中數(shù)字為起爆順序。

圖5 炮孔爆破順序

3 原工藝和新工藝對比

分支溜井施工工藝改進(jìn)以后，克服了許多原來施工工藝存在的缺陷，在效率和安全方面都有很大的改進(jìn)。

3.1 效率對比

原施工工藝需要開鑿高、寬各1.5 m的導(dǎo)孔，開鑿時(shí)候需要打通整條分支溜井的長度，再反向擴(kuò)刷，導(dǎo)孔開鑿工作完成后還要打小孔作為爆破孔。而改進(jìn)后的工藝只需打大孔即可。再者，原工藝爆破每次爆破進(jìn)尺為1.8 m，而所需爆破長度約為23.3 m，大約要分13次才能完成上向爆破，下向爆破時(shí)還需在導(dǎo)孔表面布置工作平臺裝藥，還需爆破13次。而新工藝除去保護(hù)層只需5次即可完成也無需多次布置工作平臺。新工藝效率明顯比原工藝效率高，兩種工藝鉆孔和裝藥施工耗時(shí)對比見表1。而原工藝的出渣以及機(jī)器調(diào)度等工作次數(shù)比新工藝多，顯然也比新工藝耗時(shí)要長。

表1 時(shí)間消耗對比

3.2 安全對比

原工藝中上向爆破時(shí)裝藥需在爆破凌空面之下搭建工作平臺，使得裝藥工作面臨冒頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，爆破后上部巖體受到影響難免會(huì)有所損傷，很可能發(fā)生冒頂。下向擴(kuò)刷時(shí)還需要在導(dǎo)孔表面搭建工作平臺，工作人員面臨墜落危險(xiǎn)，且原工藝中爆破次數(shù)較多，隨之風(fēng)險(xiǎn)概率也變大。而新工藝由于采用VCR法爆破，爆破次數(shù)少，裝藥工作是在下礦口處進(jìn)行，無需多次在凌空面和搭建的工作平臺上作業(yè)，相比之下，安全性大大提高。

4 結(jié) 論

通過分支溜井施工原工藝和新工藝的介紹，分別從施工效率和安全方面比較了兩種工藝的優(yōu)劣，可以看出新工藝無論是在效率還是安全方面都優(yōu)于原工藝。此工藝的改進(jìn)，不僅提高了礦山工作的效率，還能帶來巨大的社會(huì)效益，同時(shí)也能為情況相類似的礦山分支溜井施工提供參考。

[1] 趙興東.井巷工程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2012:89-92.

[2] 路增祥.金屬礦山溜井系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].中國礦業(yè),2016, 25(01):164-168.

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[5] 余洋先,周宗紅.分支溜井在多分段放礦過程中的應(yīng)用[J].礦冶,2016,25(06):23-26.

(2018-11-06)

江 鵬（1988—），男,福建連城人,初級工程師，學(xué)士學(xué)位,從事采礦工作,Email: 285833862@qq.com。