新民金矿天井掘进技术的改进及应用
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采矿工程
M ining engineering
新民金矿天井掘进技术的改进及应用
殷雨萌
(辽宁省第四地质大队有限责任公司,辽宁 阜新 123000)
摘 要:天井工程是矿房施工工程中最难也是最重要的工程,其掘进的快慢和质量影响整个矿房的施工。
针对中深孔爆破方法在天井掘进方面的应用,阜新新民金矿对其进行改进,从而适应本矿山的需求。
为类似矿山天井掘进提供了借鉴。
关键词:天井掘进;中深孔掏槽;分段施工
中图分类号:TD863 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2020)06-0070-2
Improvement and application of raise boring technology in Xinmin gold mine
YIN Yu-meng
(Liaoning Fourth Geological Team Limited Liability Company.,Fuxin 123000,China)Abstract: The patio project is the most difficult and important project in the construction of the mine house. The speed and quality of its excavation affect the construction of the whole mine house. In view of the application of medium and deep hole blasting method in raise boring, Xinmin gold mine in Fuxin improved it to meet the needs of the mine. It can be used for reference in similar mine.
Keywords: raise boring; medium deep hole cutting; sectional construction
天井工程是矿房施工工程中最难也是最重要的工程,其掘进的快慢和质量影响整个矿房的施工。
在天井施工方法上,国内有许多成熟的方法,如吊罐法、中深孔爆破法、边凿岩掘进边支护方法等。
天井的长短受矿房高度影响,新民金矿矿体赋存条件影响采矿方法的选择,主要是分段凿岩阶段矿房法,段高40m,天井在两侧间柱内布置。
早期施工方法为边凿岩掘进边支护方法,但是其效率已经跟不上矿山的发展,因此,要寻求一种方法改善现状,针对中深孔爆破方法在天井掘进方面的应用,本矿山对其进行改进,从而适应本矿山的需求。
1 矿房地质情况及以往工程情况
(1)地质情况。
矿床赋存于太古界建平群中,受东西向展布的上排山楼~候其营子大型韧性剪切带控制。
矿区内有5条金矿体,即T1、T1-1、T2、T3、T4号矿体,其中T1-1矿体已采空),矿体分布于蚀变糜棱岩带中,矿岩界限不清,呈渐变关系。
矿体呈似层状产于F1断裂下盘,走向近东西,倾向北,倾角50°~80°。
T1矿体:长度350m,平均宽度8.8m,矿体在59~55线比较厚大,向东逐渐变薄。
矿体顶、底板岩层较稳定,在岩土工程地质特征值内摩擦角C=45º,粘聚力Q=54MPa,干(PC)抗压强度175MPa,软化系数0.85(kb)。
综上所述,该矿区工程地质条件中等。
以402矿房为研究对象,该矿房位于59~57线之间,100m标高-140标高之间,矿房走向长50m,上部为140m中段302矿房底柱。
此矿体垂直厚度14米左右,倾角55º,顶底板为糜棱岩,矿岩比较稳固。
(2)采矿方法与采切工程布置。
此矿块采用分段凿岩阶段矿房法,采用单侧堑沟的电耙道出矿的底部结构,浅孔切槽,中深孔落矿。
在100m中段57线穿脉巷道上,沿走向、倾角为10°、方向252°,布置1条倾斜沿脉耙台,耙道的回风,通过耙道联络道与天井436#110m标高天井联络道相连,通过天井通风联道利用天井通140m中段巷道回风。
在耙道上布置8条斗穿,与矿体内104m~110.8m中切相通。
沿104m~110.8m中切利用中深孔爆破形成一条堑沟,矿石通过堑沟、斗穿落入耙道上。
自104m标高-110.8m标高为底板标高,布置沿走向、倾角为10°、方向252°的倾斜凿岩巷。
在矿房东侧布置浅孔切槽。
(3)以往工程情况。
本矿山以往的天井施工主要是边凿岩掘进边支护,天井内分两侧,一侧是行人通风,设有梯子间,另一侧为天井出渣溜井,中间应用木板拦挡。
此类方法施工效率低,工期长,材料消耗大,成本高,安全隐患多。
矿房的整体施工工期受天井影响,在以往天井施工时,通风困难,掘进爆破后需要人工清理现场和支护,导致劳动强度大,危险系数高,是整个井下施工安全隐患的重点。
2 天井工程施工方案优化设计
2.1 施工方案选择
根据天井施工方法及采矿方法,本矿山选择中深孔施工天井。
采用YGZ-90凿岩机施工中深孔,炮孔直径为55mm,矿山井下阶段高度是40m,根据实际施工经验,中深孔的有效长度在15m以下,超过15m后钻孔的位置会发生偏离,误差增大,所以钻孔控制在15m。
天井的倾斜角度控制在55°~65°之间,天井长度在45m上下,据此天井分三层凿岩施工,由下至上施工顺序:首先在间柱施工一条凿岩巷道用于施工中深孔,按照天井设计的位置及规格施工中深孔~装药爆破第一层~出渣、初步支护~施工第二层凿岩巷道~施工中深孔~装药爆破第二层~出渣、初步支护~施工第三层凿岩巷道~施工中深孔~装药爆破第三层~出渣~由上至下总体支护、同时施工联络道。
2.2 天井工程布置
天井布置在矿房两侧间柱内,规格是2.5×1.5m(宽×高),倾角按矿体底板角度进行优化。
最高为65°,最低为55°。
由下到上分三层进行施工,在100m标高先施工凿岩运输巷道,然后施工中深孔到115标高,施工一段进行爆
收稿日期:2020-03
作者简介:殷雨萌,男,生于1988年,汉族,江苏人,在职研究生,地质工程师,研究方向:地质工程、采矿工程。
世界有色金属 2020年 3月下
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采矿工程
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破,一次成井。
在115m标高施工凿岩巷道,施工中深孔到130m标高,爆破成井,在130m标高施工凿岩巷道,施工中深孔到140m标高,爆破成井。
按照分层方法依次施工,直到整个天井完成。
天井设计图:
图1 天井设计剖面图
图2 天井设计纵投影图
2.3 中深孔布置及爆破
2.3.1 中深孔布置
按照一次成井布置中深孔,中深孔布置分为掏槽眼,辅助眼和周边眼,采用星型掏槽,中间眼装药,周边4个眼为自由面。
2.3.2 掘进爆破参数设计
以天井断面3.75㎡进行爆破施工设计,平行空眼直线掏槽,星型布置,周边布置空眼进行光面爆破,其余布置辅助孔的爆破方案;一次进尺15m~18m。
断面为3.75㎡,巷道断面及掏槽孔布置见图(3)。
爆破参数设计如下:
图3 天井断面中深孔布置图
(1)炮孔直径。
炮孔直径的大小取决于钻孔机具、炸药性能及井巷作业条件的限制,本设计中选取YGZ-90凿岩机风动凿岩机,钻孔直径为55mm。
(2)炮孔深度。
炮孔深度的大小不仅影响掘进效率,而且影响爆破效果和绝境速度。
炮孔深度与掘金断面、作业循环次数、岩石坚固性系数有着必然联系,由于岩石坚固性系数较大一般f=10~12之间,本设计中钻孔深度设计为15m。
(3)炮孔布置及炮孔数。
炮孔数目与掘进断面、岩石性质、炮孔直径、炮孔深度和炸药性能等因素有关。
在保证爆破效果的前提下,减少炮孔数目有利于提高工作效率,确定炮孔数目设计位18个,实际施工过程中可根据实际情况调整。
实际布孔周边孔距为500m,靠近周边孔的辅助孔距离为550mm,辅助孔间孔距、排距均为600mm,整个断面布置炮孔18个,具体炮孔布置见天井中深孔布置图。
(4)炸药单耗。
炸药消耗定额直接关系到工程成本,定额的大小与炸药性能、岩石性质、巷道断面大小、炮孔深度直径等因素有关。
炸药单耗可按0.5kg/吨选取。
(5)装药参数设计。
掏槽孔参数:本设计掏槽孔5个,其中中心孔一个孔装药,孔深15m;其余4个掏槽孔均匀分布在一中心孔位圆心,半径为200m的圆上,孔深16m,不装药。
中心孔装药高度为14.5m,装药量为35kg;
周边光爆孔参数:设计中周边孔位8个,孔深15m布置在轮廓线上,钻孔过程中设备能准确布置在轮廓线上,由于钻孔长度大原因的影响,因此钻孔过程中孔底要落在轮廓线外20mm~50mm处;全部装药,最后起爆,其参数如下;孔距:E=(8~18)d=12×42=504mm实际取500mm;光爆层厚度:W=(10~12)d=12×42=504,实际取550mm;周边孔密集系数:S=E/W=0.91;每孔装药量:35kg;总装药量:Q2=280kg;
辅助孔参数:实际施工过程中,靠近周边孔的辅助孔距周边孔距离550mm,辅助空间孔距为600mm;以孔深15m设计:每孔装药量为:35kg;炸药单耗为:2.4kg/m;连续装药,辅助孔总装药量为:Q3=140kg;一次爆破总装药量:Q总=Q1+Q2+Q32;Q总=455kg。
(6)爆破网络设计。
天井爆破采用非电导爆管起爆网络,因该矿为开采金矿石,本设计中只考虑防止静电、抗杂散电流对爆破网络的影响,为保证施工安全,采用非电导爆管复式网络。
爆破过程中,孔内使用2、4、6段非电导爆管雷管,导爆管连接网络,激发器起爆。
爆破采用微差爆破,掏槽眼先爆破,为后续爆破提供自由空间,然后是辅助眼爆破,最后是周边眼爆破。
一次爆破成井。
3 结论
采用新的中深孔爆破掘进天井技术,较之前边凿岩掘进边支护方法效率提高,工期缩短,成井质量好,节约成本。
安全方面也有所提高。
加快了矿房采准的工程速度,为本矿山发展提高了便利。
也为类似矿山天井掘进提供了借鉴。
[1] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社,2007.
[2] 北京有色冶金设计研究总院.采矿设计手册(2)矿山开采卷[M].北京:
中国建筑工业出版社,1989:512-578.
2020年 3月下 世界有色金属71。