M礦豎井施工一次成井技術的應用

侯正敏 韓鵬舉

摘 要：M礦一期938m階段豎井施工過程中，采用了多種施工方法，但均存在著施工安全風險高、進度緩慢等問題，本文分析了豎井施工時采用Simba1354鑿巖臺車一次成井工藝技術，并對其進行分析優化。

關鍵詞：豎井施工；一次成井技術；安全風險

引言

M礦938m階段依據礦體開采技術條件，采用垂直礦體走向布置進路方式。分段高度15米，進路間距18米，每4～5條進路構成1個礦塊，每個礦塊布置1條礦石溜井，每兩個礦塊布置1條巖石溜井。在礦體下盤布置1條脈外聯絡道，把進路、溜井和風井連接起來，作為出礦、通風、設備的聯絡通道。豎井井深132米，在工程建設過程中采用普通法，施工難度大、安全風險高，嚴重影響地下礦生產組織。

1 Simba1354鑿巖臺車豎井鑿巖可行性分析

（1）Simba1354鑿巖臺車性能分析：臺車配備頂錘式液壓鑿巖 機，可以鉆鑿直徑51–89（102）mm的中深孔，自動接桿鉆孔可達42米。俯仰、旋轉、擺臂及平移滑臺，準確平滑的定位。可施工上向炮孔和平行炮孔，環形炮孔施工時推進梁傾斜角度45度。M礦豎井施工采用上向垂直中深孔，孔深約12.6米，在設備性能上可以滿足豎井施工。

（2）安全分析：該工藝中施工人員在平巷內操作鑿巖臺車施工上向傾斜、垂直炮孔，施工作業環境安全、并采用機械化作業、安全風險可控。

（3）類似施工實踐：M礦早在1115m分段使用Simba1354鑿巖臺車首次進行無切割天井試驗，并在1070m分段東部回采施工中得到應用，積累了一定理論實踐經驗。

2 臺車施工豎井試驗

2.1 試驗要點

（1）井筒底部巷道頂板鑿巖區域的修整，利于臺車孔口精準鑿巖。

（2）探測施工范圍內的圍巖等級、水文條件。

（3）探索適合M礦施工條件的，經濟合理的孔網參數。

（4）在裝藥密度、結構，裝藥量、起爆方式等進行優化。

（5）作業效率、安全系數綜合對比分析。

2.2 試驗位置選擇

（1）對成井井壁質量要求較低，井位可調整，對生產的影響可控。

（2）圍巖、水文條件好。

（3）就近公輔設施原則。

結合M礦豎井施工和生產現狀，選擇在1#采區進風井1022m-1038m段試驗。

2.3 豎井試驗

2.3.1布孔設計

因采用一次成井爆破技術，必須使用大直徑空孔作為補償空間，首次在1038-1054段3#進風井試驗，設計采用12個76mm直徑的空孔代替，其余掏槽孔，輔助孔和周邊孔由內而外布置，一次爆破成井。孔網參數為孔深12.6，傾角90°，掏槽孔邊孔距0.05米，輔助孔間距0.3-0.6米，周邊孔0.8米。

2.3.2設計改進

根據Simba1354臺車的施工特點，施工邊孔距0.05米難度大，將掏槽孔邊距調整為0.1米。掏槽補償空間將受到限制，設計先施工掏槽孔，先爆破作業，根據爆破效果再施工其它鉆孔。

2.3.3爆破方案

掏槽孔爆破時，中心裝1段、2段導爆管雷管、外圍依次裝2段導爆管雷管4個孔、3段導爆管雷管4個孔，采用孔底反向起爆。

2.3.4擴刷成井

掏槽爆破后渣石清理干凈，再次使用臺車進行全斷面鑿巖。

設計47個孔，其中擴刷成井29個孔，孔間距0.7米。采用半秒導爆管雷管連接導爆索傳爆炮孔內散裝膨化硝銨炸藥。爆破后下部井口邊緣明顯無破碎，井筒豎直，筒壁光滑，井筒高度12.6米，與上部1054m貫通，達到設計要求。

2.4 試驗改進

2.4.1布孔設計

在1022-1038段3#進風井改井試驗，設計57個孔，掏槽孔、空孔邊到孔邊0.1米、輔助孔邊到空孔邊0.1米，周邊孔0.25米至0.5米，孔底抵抗線0.6米，即裝藥孔設計為11.4米，不裝藥的空孔與上分層打透，即不裝藥孔設計12.0米，8個不裝藥的空孔均勻布置在周圍；本次掏槽設計不變，其余孔加密，孔間距加密為0.5米。

2.4.2爆破方案

掏槽孔爆破時，孔網參數不變，改變導爆管雷管段位。

中心裝1段、3段導爆管雷管、外圍依次裝7段導爆管雷管4個孔、9段導爆管雷管4個孔，采用孔口正向起爆。

其它擴井孔采用半秒導爆管雷管連接導爆索傳爆炮孔內散裝膨化硝銨炸藥。

2.4.3爆破效果

掏槽爆破后，下端孔口完好，孔口各個炮孔形狀均較好，孔內約0.3m以上破碎，爆破直徑約1米。經第二次擴井爆破后，1022-1038段3#進風井爆破達到設計要求。

3 臺車施工豎井的應用與推廣

總結分析M礦3#進風井1022-1054m段的試驗參數及成果，根據938m～1070m天井施工進度，將鑿巖臺車中深孔施工豎井技術應用于1022-1054m段礦井11、1038-1070m段2#回風井、972-1038m段1#進風井豎井施工中，爆破后的成井均達到設計要求。

4 效益對比分析

4.1 安全效益

采用普通法施工豎井時，作業人員長時間暴露在井頂、壁下，面臨頂板失穩造成頂板事故的風險；普通法作業環境差，易造成職業病；豎井分段高度達17米，鑿巖、爆破作業人員均為高空作業；天井爆破后炮煙擴散緩慢，是炮煙中毒的主要誘因。

采用中深孔臺車鑿巖一次成井豎井作業時，全流程工序均在聯絡平巷內完成，直接避免了上述危害，從本質上降低了安全風險。

4.2 施工效率

采用普通法掘進豎井時，需要多次搭設平臺、鑿巖、爆破、出渣和通風的循環作業；

而采用中深孔鑿巖臺車鑿巖，應用一次爆破成井技術施工豎井，使M礦938m階段豎井施工周期縮短，為實現地下礦三級礦量平衡創造良好條件。

參考文獻

[1]礦山采礦設計手冊 井巷工程卷.《礦山采礦設計手冊》編輯委員會.中國礦業大學出版社.2007：221-229

[2]爆破設計與施工.汪旭光.北京.冶金工業出版社.2016：195-308

作者簡介：

侯正敏（1981.11）男，富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，采礦工程師。

韓鵬舉（1988.09）男，富蘊蒙庫鐵礦有限責任公司，采礦助理工程師。