一建矿业工程案例笔记

第三节工程材料
一、混凝土
1、影响和易性的因素：
（1）、用水的多少对坍落度有重要影响，是决定其流动性的重要因素。

（2）、水灰比过高会降低混凝土的黏聚力，容易产生泌水。

（3）、砂率（砂子与骨料总质量之比）过小，坍落度过小，石子易离析，砂率过大，是拌合物变干涩，坍落度也变小。

2、矿山对混凝土要求
1）在井下空气和谁具有更严重的腐蚀性作用，混凝土的耐久性要求。

2）流动性和均匀性要求（和易性）。

3）冻结法凿井，低温施工的要求。

3、影响混凝土强度的因素：
1）水泥强度越高，混凝土强度越高
2）尽量减少水灰比，增加减水剂
3）骨料的品质：干净、高强度的碎石和砂子，并用合理的级配
4）施工过程中充分搅拌、振捣
5）及时养护和保持良好的养护环境，即提供合适的温度和湿度，12小时必须覆盖，洒水养护不小于7天，杜宇有抗水要求的井壁和加缓凝剂的混凝土，养护不得小于14天。

6）添加增强材料：添加硅粉，喷射混凝土添加钢纤维。

4、提高混凝土耐久性方法
（1）合理选用水泥
（2）采用较小水灰比
（3）采用干净、高强度的骨料，选用合理级配
（4）增加适宜的外加剂
（5）提高浇灌密度，充分搅拌、振捣
（6）加强养护
5、提高混凝土抗变形能力的方法
控制水化热升温，延长降温速率，减少混凝土收缩，提高极限拉伸强度，改善约束条件等是防止大体积混凝土温度裂缝的出发点。

（1）合理选择水泥和配合比，尽量水化热低的水泥，利用外加剂或外掺料减少水泥用量。

（2）采用分层或分块浇筑，合理设计水平或垂直施工缝，或在适当位置设置后浇带，给予适度的空间。

（3）适当延长养护和拆模时间，延缓降温速度
（4）在混凝土内部预埋冷却水管，强制降低混凝土水化热温度。

6、低温施工措施：
低温施工会造成混凝土凝结硬化速度缓慢，强度增长缓慢，而且可能引起内部结冰，从而导致混凝土内部结构松散，强度和耐久性严重损失。

1）采用高热或快硬水泥，减少水灰比，掺速凝剂和塑化剂等措施加速凝固，提高早期强度。

2）用热水搅拌、对砂、石加热或对搅拌机预热，低温拌合时间为常温拌合时间1.5倍。

3）合理选择施工时间，在寒潮到来前，达到设计强度的50%，且不低于5-10MPa。

4）施工过程中，对模板预热
5）加强养护
7、现场搅拌混凝土要求
1）严格控制配合比和坍落度，按设计要求控制配合比和坍落度
2）严格控制水灰比、砂率。

3）骨料中含水量。

4）搅拌时间适中为好。

5）合理的投料顺序，按设计投料顺序。

6）搅拌好的混凝土要卸净，不得采用边进料边出料的方法。

二、钢材
1、钢结构特点
（1）、自重小，可用于跨度大、高度达、载荷大的结构，有良好的塑性和韧性，对于动荷载的适应性较高。

（2）、制作简单，施工方便，机械化程度高。

（3）、焊接性好
（4）、耐腐蚀性差
（5）、耐热性好而不防火
2、钢筋代换的要求：
1）必须征得设计单位同意，规程规定不允许代换的钢筋，不得随意代换，
钢筋代换应按代换前后抗拉强度设计值相等的原则进行。

2）代换后应满足《混凝土机构设计》要求，当构建受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，应进行抗裂、裂缝宽度或挠度计算。

3）重要受力构建，不宜采用Ⅰ级钢材，有抗震要求的不宜以强度较高的代换，必须代换时，代换钢筋的强度与其实测屈服强度的比值，应满足要求。

第四节地面工业建筑
1、利用永久井架凿井需要改造的项目
利用永久井架凿井，永久井架没有卸矸台，永久井架的天轮平台很小，凿井期间，各种悬吊天轮、提升天轮，所以利用永久井架凿井的话，需要改造。

改造的第一个环节是改造天轮平台，安装凿井期间各类天轮，一般有20-30个，天轮平台可能面积不够，可能需要增设天轮平台，增设的天轮平台不允许在永久井架上焊接、打孔，只允许用大型U型卡靠摩擦固定。

需要改造的第二个环节就是考虑吊、卸矸问题，需要增设卸矸平台，卸矸平台高度要满足伞钻悬挂，卸矸平台高度不低于10.5m。

2、利用永久井架凿井的优点
（1）有利于缩短主副井交替装备的工期。

（2）能够取得较好的效益。

3、主井混合作业后采用单滚筒绞车是否正确？
主井不能用单滚筒提升机，因为主井往往面临改绞，改成罐笼后要双滚筒提升。

4、防水混凝土施工要求
加引气剂是为了提高抗冻性。

防水混凝土施工期间，要保证基坑内土体的干燥，地下水位应降低到防水工程坑底垫层以下0.5m，基坑不允许超挖，如有超挖应用C10混凝土填平。

第五节基坑工程
二、基坑开挖
1、基坑开挖施工要求
1）基坑（槽）和管沟周围的地面应有可靠的排防水措施，杜绝地面水流入坑内，造成基坑坍塌或破坏，在地下水位以下开挖，应采取降、排水措施，将水降至槽底0.5m以下，降水工作要持续到基础施工完成。

2）相邻两基坑，应按照先深后浅或同时进行。

3）基坑周边不得堆载，必须堆载时，要离基坑边缘1m以外，堆载高度不得超过1.5m。

4）应采取可靠的临时支撑及加固措施
5）应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖、严禁超挖的原则”。

2、大型机械设备基础的施工要求
1）当一次开挖深度超过挖土机最大挖掘深度时，应分层进行。

2）设备基础的地脚螺栓可采用一次埋入法、预留孔法、钻孔锚固法、直径56mm以上的采用一次埋入法。

3）大型设备基础应按大体积浑天施工要求，一次连续教官完成，并采用低热水泥等有效温控措施和防裂措施。

3、地下连续墙施工顺序
在挖槽前，先开挖导沟，砌筑钢筋混凝土导墙，在导墙内充满泥浆，用冲式抓斗挖槽，地面焊接钢筋笼，挖好一段后，下接头管，下钢筋笼，在泥浆下用管路浇
筑混凝土，两根输料管间距不超过3m，混凝土密度比泥浆大，初凝后拔接头管，形成凹形接头。

混凝土从导管下口压出，导管插入混凝土深度不低于1.5m，也不大于6m，两跟间距不超过3m。

用300mm导管在泥浆下浇筑，初凝前慢慢拔出接头管，半小时拔1m。

4、地下连续墙特点
1）优点
（1）机械化施工，速度快、精度高、振动小，噪声低。

（2）不用放坡
（3）适用性较广
2）缺点
（1）墙段之间接头质量难控制
（2）墙体能保证垂直度，但墙面较粗糙。

3、斜井明槽开挖
1）斜井明槽基坑边缘不能堆载，要堆载必须在0.8m以外。

堆载高度不超过1.5m。

2）斜井明槽开挖深度：斜井掘进高度，顶板安全层2-4m以上，再加上耕作层厚度取0.5-0.15m。

3）斜井基坑周围做排水沟、截水沟。

4、喷射混凝土的施工技术要求
1）施工前，首先翘除危石，洗净岩面。

2）正确选用配合比，不仅决定强度，还影响粘结效果、回弹、粉尘等。

3）由于喷射混凝土的水泥与细骨料多，同时掺有速凝剂，因此其收缩变形泵为严重，养护对其强度增长，改善变形性质，提高抗渗能力等有重要影响，一
般喷后7天，洒水养护。

第六节地基与基础
1、地基处理目的
1）提高强度和稳定性
2）减少土压缩性
3）改善不均匀沉降
4）提高抗震能力
5）预防土的野花失稳和阵陷
第七节凿岩爆破
一、工业炸药
1、工业炸药特点
（1）有足够的威力，满足各种施工对象要求。

（2）具有较低的机械感度和适当的起爆感度，既能保证生产、贮存、预算和使用安全，又能有效地被起爆。

（3）零氧平衡或接近零氧平衡，保证产生较小的有毒有害气体。

（4）具有是适当的稳定储存期。

（5）使用方便，易于装药，使用过程不会给人体和环境造成危害。

（6）原材料来源广泛，价格便宜，加工工艺简单，使用方便，操作安全可靠。

2、选择适合该巷道施工的炸药。

该工程对雷管的延时有何要求，某瓦斯矿井南翼区首采工作面轨道顺槽为半煤岩巷道，设计为矩形断面，其岩石
硬度为f= 7 ，工作面预计涌水量6m3/h，巷道采用锚网索联合支护。

根据这一条件，施工单位编制了施工方案。

2. 问题
1 )选择适合该巷道施工的炸药。

该工程对雷管的延时有何要求，说明理由。

3. 分析与答案
1 )该巷道虽为半煤岩巷道，但岩石硬度中等，且巷道工作面有水和瓦斯，因此应选用爆炸威力较大的抗水型安全炸药，如2号抗水煤矿许用铵梯炸药、煤矿许用水胶炸药。

由于该矿为瓦斯矿井，因此爆破网路电雷管应选用毫秒延期电雷管，且不准跳段使用，相邻两段之间的间隔时间<50ms，最末一段雷管的总延期时间<130ms。

不同厂家生产的或不同品种的电雷管，不得掺混使用。

不得使用导爆管或普通导爆索。

3、微差爆破
又称为毫秒延时爆破。

各药包的起爆时间相差微小，被爆破的岩块在移动过程中互相撞击。

因此微差爆破具有以下优点：
（1）增加了岩石的破碎作用，降低了单位炸药消耗量。

（2）能够降低爆破生产的地震效应，防止对井巷围岩或地面建筑造成破坏。

（3）减小了拋掷作用，爆堆集中，防止崩坏支架或其他设备，有利于提高装岩效率。

（4）在有瓦斯与煤尘工作面采用微差爆破，可实现全断面一次爆破，缩短爆破和通风时间，提高掘进速度。

4、钻眼工作基本要求
（1）炮眼利用率高，炮眼利用率高大于等于80%，超过90%也很难，85-90%算爆破效果好，炸药和其他爆破器材用量少。

（2）爆破后井巷断面成形规整，轮廓尺寸偏离井巷设计要求小。

（3）爆破对围岩的破坏小，对围岩稳定的影响尽量小。

（4）爆破后的岩石块度和堆积状况适合于装运机具施工，有较高的装运效率。

（5）不破坏已施工的工程内容，且有利于后续机械化施工，能保证施工条件的安全。

5、掏槽眼比较
斜眼掏槽：效果比直眼掏槽效果好，但是岩底炸药能量比较集中，岩石抛掷比较远，容易碰坏设备和支护，爆的很远很分散，堆积坡度小，装矸效率低。

打眼深度收到限制，最大不超过2.2m，更适合人工打眼，人工打眼角度难以控制。

直眼掏槽：深度不受限制，适合机械打眼，适合于无瓦斯的工作面。

爆堆集中，不砸坏设备，装岩效率高。

直眼掏槽，炮眼间距小，因而炮眼数量多，凿岩工作量大，钻眼技术要求高，雷管和炸药消耗多
七、煤矿井下有瓦斯情况下爆破操作
在爆破过程中必须严格执行“一炮三检”和“三人连锁”制度。

1、放炮前：
由班组长、爆破工、瓦检员对工作面及附近进行全面检查，要求
工作面支护完整，
装药地点20m范围内瓦斯浓度不超过1%，
装药地点20m范围内矿车、未清除的煤、矸等杂物不能堵塞巷道断面1/3以上（爆轰波传递到这会反射回去，如此反复反射，相当于对瓦斯反复预热，可能会引爆瓦斯），
炮眼内无异常情况，
风量满足要求，
风向稳定，
有满足质量和数量的炮泥、上诉条件符合时，可进行装药。

2、装药程序如下：
（1）清孔，装药前先将炮眼用掏勺或压缩空气吹眼器是吹出炮眼内的煤、岩粉和积水。

（2）验孔，清理后再用炮棍检查炮眼深度、角度、方向和炮眼内清孔，发现不符合质量要求的及时处理。

（3）装药，验孔以后，爆破工必须按《作业规程》爆破说明书规定的各个炮眼装药量、起爆方式进行装药，各个炮眼雷管段号要与爆破说明书规定的起爆顺序相符，装药时，一手抓住雷管脚线，另一手用木质或竹质炮棍将放在炮眼口处的药卷轻轻的推入炮眼底，使炮眼内各要卷间彼此接触，推入时用力要均匀，不能用炮棍冲击或打实，否则会使炸药密度增大而发生拒爆，而且容易捣破药卷外皮，捣断雷管脚线和刮去脚线的绝缘层，使炸药受潮、雷管断路或短路，甚至捣响雷管，发生意外爆炸事故。

对仰角大的炮眼，可在最后装入的药卷后面顶上一段炮泥一起送入眼内，用炮泥卡住药卷。

装药以后，将电雷管脚线末端拧接在一起成短路并悬空，防止地上有水和杂散电流提前引爆，严禁脚线、母线同运输设备、采掘机等导体接触。

（4）封孔，装炮泥时，要一手拉脚线，使脚线紧贴炮眼侧壁，但不要拉得过紧，防止拉坏脚线或雷管，另一只手填装炮泥，最初装炮泥要慢慢用力，轻轻压实，后面的各段依次用力，依次捣实，先应填装0.3—0.4m泥沙炮泥，然后再装水炮泥，剩余全部用泥沙炮泥捣实。

（5）连线，装好所有炮眼后，进行连线工作，连线前必须认真检查瓦斯浓度，顶板、两帮及工作面煤壁及支架情况，确认安全后，方可连线，脚线的连接工作由经过专门训练的班组长协助爆破工进行，爆破母线连接脚线、检查线路通和通电工作只允许爆破工一人工作，把雷管脚线串联后，接到母线上，与连线无关人员撤离到安全地点。

连线时，连线人员应先将手洗干净，然后把炮眼中引出的脚线解开，并把接头刮干净，按依次顺序（井下都是串联）从一端向另一端进行连接，如果脚线长
度不够，可用规格相同的旧脚线连接，连线接头采用对口连接，不要顺向连接，也不能揉成虚头，当炮眼长度大于脚线长度，必须接长脚线时，要注意两个脚线接头位置错开，并用胶布包好，防止脚线短路或漏电，连线接头必须扭紧，不得虚接，并要悬空，不得与任何物体相碰，雷管间全部接好后，再与联接连接起来，扭成短路，爆破时，将扭成短路的联接解开，方能将联接与母线连接起来。

井下爆破连线方式必须按爆破说明书的要求进行，不得随意选用。

连线方式：串联、并联、串并联，井下巷道用串联，立井井筒施工用并联，因为井筒炮眼是一圈一圈的，且雷管个数非常多，用交流电起爆。

而井下巷道串联的是用的是直流电源，有瓦斯、煤尘爆炸的矿井也只能用串联，连线接好后，必须严格执行“三人连锁”放炮制度。

“三人连锁放炮”制度由放炮员、瓦斯员、班组长三人共同遵守，缺一不可，并严格履行签字和换牌制度，安全员现场监督，并按下列要求执行：（1）放炮器必须由瓦斯员随身携带，。

（2）放炮员拿警戒牌，班组长拿指令牌，瓦斯员拿放炮牌，必须随身携带，严禁丢失。

（3）装药完毕，放炮员将警戒牌交给班组长。

（4）班组长接到警戒牌后，检查顶板、支架（放炮前对工作面10米范围内支架进行加固）、上下出口、通风、阻塞物、工具设备、洒水等达到放炮要求条件时。

班组长负责布置警戒，组织撤出人员，撤离到安全地点，在可能通向爆破地点的各条通路上，都设置警戒线，在警戒线上出来设置警戒岗哨外，还要设置警戒牌、警戒绳，做到人、绳、牌三警并举，警戒线与采煤工作面距离不小于30m，掘进工作面，爆破地点及人员躲避直线距离不小于75m，有直角弯不小于50m。

（5）班组长清点人数，确认无误后，将自己携带的指令牌交给瓦斯员。

（6）瓦斯员接到指令牌后必须立即对各警戒点进行检查，并检查放炮地点附近20米以内风流中瓦斯浓度在1%以下时，将随身携带的放炮牌交给放炮员。

（7）放炮员接到放炮牌后，才能将放炮母线与联接线连接好，撤到规定的
放炮地点（有掩护、到工作面距离符合规定且通风良好地点），瓦斯员将发炮器交给放炮员。

（8）警戒人员和撤离人员必须都躲在有掩护、通风良好地点。

（9）放炮通电工作只能由爆破工一人完成，放炮前，爆破工应先用到通表或爆破电桥一级欧姆表检查网络是否导通，若不通检查网络，若通就发出放炮信号，大吼三声，至少再等5s后，方可开炮，放炮前，先将母线扭结解开，牢固接在发爆器接线柱上，使用电容发爆器时，先将钥匙插入发爆器内，将毫秒开关转至充电位置，放炮时通电时间只有6ms就可以把所有雷管引爆，当经过爆破位置瞬间，发爆器电能输入爆破管路，从而引爆炮眼内雷管和炸药，放炮后，爆破工必须取下发爆器把手和钥匙，并将母线从接线柱上取下，扭成短路。

放炮后最少再等15分钟，待炮烟吹散后，巷道风流中瓦斯浓度不超过1%时，班组长、放炮员、瓦斯员进入放炮地点检查通风、瓦斯、顶板、支护、瞎炮、残炮等情况，如有异常情况立即处理，如一切正常，班组长负责撤除警戒。

只有在工作面炮眼吹散后，警戒人员按规定撤回，检查瓦斯不超限，影响作业安全的崩倒、崩坏支架已经修复的情况下，才能发布运行工人进入工作面正式作业的命令，
（10）放炮作业完毕后，各自拿好自己的牌，放炮机交给瓦斯员，方可恢复下一工作程序。

爆破工则随地收集渣堆中残留的炸药、雷管及零碎脚线，下班是连同剩余炸药一块交回爆破材料库。

八、露天爆破工作的基本要求
露天爆破工作的基本要求可以归纳为爆破质量、爆破安全和爆破的经济效益三方面。

在改善爆破质量方面，应做到破碎块度符合工程要求，大块率低（无根坎；爆堆集中且有一定的松散度，能满足铲装设备高效率的铲装要求。

总结：爆破质量就是控制块度和堆积，便于铲装。

在降低爆破有害效应方面，应做到防止爆破地震、冲击波、飞石和噪声的危害，确保安全爆破; 减少后冲、后裂和侧裂，以降低对边坡稳定性的影响程度。

总结：防止爆破地震、冲击波、飞石和噪声危害，降低对变频损害。

在提高爆破技术经济效益指标方面，应努力做到提高钻孔延米爆破方量，降低炸药单耗，充分发挥机械效能，使综合成本最低。

总结：降低炸药单耗，充分发挥机械效能，降低综合成本。

【案例1G415023】露天爆破
1. 背景
某露天铁矿设计生产能力为年采出矿石150万t。

采用中深孔台阶爆破开采矿石，设计台阶高度12m。

矿石生产过程中遇到的主要问题是边坡平整度差，稳定性不好，因为临近边坡爆破过程中产生的地震波对已形成的边坡具有一定的破坏作用，而且也直接影响着正在形成边坡的稳定性。

2. 问题
1 )露天矿中深孔台阶爆破设计的主要内容有哪些？
2 )采取哪些措施，来减小爆破震动对已形成边坡和正在形成边坡稳定性的影响？
3 )露天矿中深孔爆破现场管理的内容主要有哪些？
3. 分析与答案
1 )露天矿中深孔台阶爆破设计的内容包括：
爆破设计方案选择，爆破参数选择与装药量计算，装药、填塞和起爆网路设计，爆破安全距离计算，安全技术与防护措施，材料消耗和主要技术经济指标等。

图纸应包括爆破环境平面图，爆区地形、地质图，台阶三面或两面投影图，装药和填塞结构图，起爆网路敷设图，爆破安全范围及警戒布置图等。

2 )根据背景材料可知，该露天铁矿边坡经常因爆破而被破坏，稳定性较差，因此，需要采取减小爆破震动的措施来保持边坡稳定，具体的措施有:
首先要采取预裂爆破，预裂炮孔的间距不宜过大。

同时，为了降低炸药对岩石的作用强度，预裂孔宜采取分段间隔装药和不耦合装药结构（即分段不耦合装药结构），为此需要加大钻孔直径。

一般深孔大直径台阶爆破连续装药的钻孔直径为5050〜110mm，对该矿可进行试验，在150mm、170mm、200mm和250mm 的孔径中进行选取，来确定爆破效果好的、合理的不耦合系数。

另外，也可选取爆炸威力较小的炸药进行预裂爆破，同时需要减小预裂炮孔间距。

3 )露天矿中深孔台阶爆破现场管理的内容主要涉及：
爆炸物品运输，爆破现场清理，钻孔作业，装药、填塞、爆破网路敷设，起爆后管理和特殊天气条件下的爆破作业管理等和特殊天气条件下的爆破作业管理等。

①爆炸物品运输。

民用爆炸物品的运输应采用专业运输车辆，严禁用翻斗车、自卸汽车、摩托车、自行车等运输工具运输民用爆炸物品。

②爆破现场清理。

露天矿中深孔爆破前应对爆区周围的自然条件和环境状况进行调查，了解危及安全的不利环境因素，采取必要的安全防范措施。

爆破作业边界必须设置醒目的警示标志，防止无关人员误入。

爆破安全允许距离由设计单位确定，但最低不小于200m。

爆破作业现场必须设置坚固的人员避炮设施，其设置地点、结构及拆移时间，要在采剥计划中规定，并经相关负责人批准。

③穿孔作业。

露天矿中深孔爆破穿孔作业必须按照设计施工，孔网参数应符合设计要求，严禁打残眼。

装药之前要验孔，并应对第一排钻孔的最小抵抗线进行测定，不符合设计要求的要及时调整装药量和装药结构。

④装药、填塞和爆破网路敷设。

露天矿中深孔爆破作业必须按照爆破设计和爆破说明书进行；在进行装药作业前，应当由爆破工程技术人员进行技术交底；参加作业的爆破员应清楚和熟悉装药方式、装药结构和装药量；爆破工程技术人员必须在现场负责指导和监督。

各个钻孔的装药量、装药结构以及爆破网络的敷设均要符合设计要求。

进行爆破器材加工和爆破作业的人员不得穿戴能够产生静电的衣物。

⑤起爆。

在起爆前后要发出3次信号，信号包括声音信号和可视信号。

第一次是预警信号，该信号发出后爆破警戒范围内开始清场工作；第二次是起爆信号，确认人员、设备等全部撤离爆破警戒区，所有警戒人员到位，具备起爆条件时发出，准许起爆; 第三次是解除信号，爆后超过15min，检查人员进入爆破现场进行检查，确认安全后发出。

⑥在遇到雷电、暴雨雪、大风、大雾天气时，爆破作业应当停止，所有人员撤离到安全地带。

⑦爆破后管理。

爆破后必须对爆区及相关坡面进行检查，发现工作面有裂痕可能塌落，或坡面有浮石、危石和伞檐体时，应立即撤离人员和设备，及时消除隐患。

发现有盲炮时应在现场设立危险标志，采取相应的安全措施，由爆破技术人员制定处理方案，及时进行处理。

五、立井基岩段施工
立井分井颈、井身、井窝，两根罐道夹一个提升容器。

每个矿井必须有两个安全出口，立井指的是梯子间，由于主井是箕斗井，一般不装梯子间，所以一般是风井和副井有梯子间。

一）、井架：
凿井井架用钢管组装的亭式井架，叫亭式钢管凿井井架，组成部分：天轮平台，卸矸台，主体架，扶梯，基础组成。

新IV型和Ⅴ型井架从地面到天轮平台高27m。

井架有三段扶梯，第一段可以上到10.5m的卸矸台上。

凿井井架一共有6个型号，IV型和新IV型井架卸矸台高度不一样，IV型只有6.5m，伞钻挂不起来，新IV型把卸矸台提高到10.5m，伞钻正好挂在卸矸。