CY-R40C切割槽天井钻机在李楼铁矿的应用

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１３Ｍａｙ２０２０
现　代　矿　业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６１３期
２０２０年５月第５期
刘小强（１９８９—），男，工程师，２３７４００安徽省霍邱县冯井镇。

ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机在李楼铁矿的应用
刘小强
（五矿矿业（安徽）开发有限公司）
摘　要　目前李楼铁矿切（风、溜）井及充填井工程施工采用升降机或潜孔钻钻孔爆破施工工艺，多次爆破而成，施工过程繁琐且钻孔施工周期长，同时在井筒爆破作业时存在涉空等安全隐
患［
１］。

利用ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机配合ｓｉｍｂａＨ１３５４台车，在该矿实施大孔径切（风、溜）井及充填井一次爆破成井工程施工。

叙述了ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机在李楼铁矿应用情况，描述了该设备整个运行过程及施工效率，利用该设备施工为 ６７０ｍｍ小井，结合ＳｉｍｂａＨ１３５４中深孔凿岩台车施工中深孔，完成切割井的施工，详细介绍了一次爆破成井的施工方案；结合李楼铁矿的安全生产现状，既解决了天井施工的安全问题，提高了矿山生产效率，从长期来看，也降低了投资成本。

关键词　切割槽天井钻机　大孔径　液压凿岩车　一次爆破成井　中深孔凿岩设备ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．０５．０５０
１　工程概况
李楼铁矿采用２５ｍ分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，采场宽度为２０ｍ，分段高度为２５ｍ，阶段高度为１００ｍ，矿体走向近南北，上部倾向西，倾角为６５°～７５°，中部（－５００ｍ上下）近乎直立，深部（－
５００ｍ以下）向东倒转，倾角为７２°～８８°，属于急倾斜矿体，主矿体矿石普氏硬度系数ｆ＝１２～１６，岩石ｆ＝６～７，下盘沿脉巷沿矿体走向布置，采场凿岩巷垂
直矿体走向。

中深孔凿岩设备为ＳｉｍｂａＨ１３５４［１ ２］
，
孔径为８０ｍｍ，回采切割拉槽爆破以切割井为自由面，切割井施工效率直接影响生产衔接，所以切割井施工在回采中占重要环节
［３］。

目前李楼铁矿切（风、溜）井及充填井工程施工采用升降机或潜孔钻（１６５ｍｍ孔径以下）钻孔爆破施工工艺，分多次爆破而成，施工过程繁琐且钻孔施工周期长，同时在井筒爆破作业时存在涉空等安全隐患
［４］。

利用ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机配合ｓｉｍｂａ
Ｈ１３５４台车在该矿实施大孔径切（风、溜）井一次爆破成井及充填井工程施工，一方面可解决－２７５ｍ水平充填孔太小而造成在采场接顶过程中易堵管爆管的问题，另一方面还可解决－３００ｍ分层充填巷涉空施工充填井安全等问题，同时也可消除井内作业存在的一些安全隐患。

２　钻机概况
ＣＹ Ｒ４０Ｃ钻机采用双速液压驱动履带底盘，可人工手动换挡，也可根据负载变化自动换挡和自动无
极变速，驾驶简单舒适，配合柴动和电动双动力驱动系统，机动灵活，可安全快捷地进行长距离转场，避免传统天井钻机既耗时又繁重的铺轨和拖曳工作，并具有结构紧凑，安装简单方便，抗冲击性能好，工作可靠，钻进平稳，大大减轻工人的劳动强度等特点。

与其他切（风、溜）井钻进法相比，具有生产效率高，操作安全，钻孔偏斜率小的优势。

该钻机是一种机械化程度高、安全高效的切（风溜）井施工设备，设备行走尺寸为７０１６ｍｍ×１９７０ｍｍ×２１７０ｍｍ，作业尺寸为７４５０ｍｍ×２４３７ｍｍ×３６１９ｍｍ，要求硐室底板平整，没有松石浮石，不平整度小于１００ｍｍ，顶板岩面平整稳固，不平整度小于２００ｍｍ，离地高度介于４０００～４４００ｍｍ，钻机可施工上向 ６７０ｍｍ孔，
２８０ｍｍ导向孔；下向 １４００ｍｍ孔， ２１５ｍｍ导向孔。

钻孔施工角度可实现３６０°旋转。

纯凿岩速度为不小于０．８ｍ／ｈ，即平均每天可施工不少于１８ｍ，目前李楼铁矿巷道设计断面为三心拱，切割巷断面规格为３．８ｍ×３．８ｍ（长×宽），充填巷断面规格为４
．２ｍ×４．２ｍ，风、溜井断面规格不低于３．８ｍ×３．８ｍ，根据该设备对作业环境要求，切割巷及风、溜井联巷只需局部扩刷即可满足作业需
要［５］。

该钻机的主要优点：①同分层可施工上下２个大孔径钻孔，凿岩速率快，施工效率高；②可与中孔凿岩设备ｓｉｍｂａＨ１３５４台车同采场作业，加快采场形成速度，为采场衔接创造良好条件；③操作简单安全，劳动强度低，作业人员无需进入天井，避免了炮烟和片帮冒顶的危险；④钻孔偏斜率小，可控制在１％以内；⑤
９
６１
大孔径钻孔可配合中深孔凿岩台车ｓｉｍｂａ１３５４进行一次爆破成井，加快切（风溜）井形成，同时也降低了施工成本。

缺点：前期铺设电缆等准备工作时间较长，李楼铁矿矿石硬度较大，钻孔施工速率有所下降，对钻头质量要求高，钻头消耗快，钻头成本提高。

３　设备施工过程
根据ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机对施工环境的要求，钻孔部位的断面宽不少于５ｍ，高为４～４．５ｍ，天井布置在切割巷一侧，所钻围岩为镜铁矿，每根钻杆为１ｍ，上向孔和下向孔施工情况见表１～表３。

表１　上向孔施工效率
表２　下向导向孔施工效率
如表１所示，排除施工过程中存在的现场组织不力、故障等不必要的耗时因素（包括第４、１０、１６根钻杆），切割槽天井钻机在李楼镜铁矿矿石中施工
６７０ｍｍ上向孔效率为７１．７ｍｉｎ／ｍ。

如表２、表３所示，下向孔分２步施工，分别是下向导向孔施工以及下向扩井孔施工，切割槽天井钻机
在李楼镜铁矿矿石中施工 ６７０ｍｍ下向孔效率为１３３ ５ｍｉｎ／ｍ；根据该钻机的现场使用情况，切割槽天井钻机 ６７０ｍｍ刀盘在李楼铁矿石中应用寿命约为４５ｍ。

表３　下向扩孔施工效率
综上所述，切割槽天井钻机上向孔施工效率高于
下向孔施工，该钻机更适合上向孔施工。

４　一次爆破成井施工方案
李楼铁矿切割巷爆破拉槽以切割井作为补偿空间［
５］，而施工的 ６７０ｍｍ天井不满足切割巷拉槽条
件，需将切割槽天井钻机施工的小井进行扩刷，采用ＳｉｍｂａＨ１３５４中深孔台车在小井周围布置 ８０ｍｍ中深孔，以下介绍切井钻孔布置形式以及一次爆破成井方法。

４．１　切井钻孔布置
切割槽天井钻机施工的 ６７０ｍｍ小井周边扩刷钻孔采用ＳｉｍｂａＨ１３５４中深孔台车施工，均施工上向垂直孔，沿小井周围布置２圈孔，孔径为８０ｍｍ，一次
爆破成井试验方案钻孔布置设计见图１。

图１　切井钻孔布置（单位：ｍ）
４．２　切井爆破扩刷
钻孔结束后，先爆破－３２５ｍ水平２４ ６＃
采场切井，分２次爆破，第一次爆破将１．４８ｍ×２．７ｍ断面扩刷出来后，然后出渣至井边露口，再进行第二次爆
破，将后２排爆破，
形成断面为３ １ｍ×２．７ｍ的切井，爆破装药均采用大爆破正常使用的ＢＱＦ １００装药器装药，采用连续耦合装药方式，采用乳化颗粒炸
药，每个孔内２发起爆弹，
分别布置在孔底和孔顶，炮孔分段、火工耗材见表４、表５。

经过该方案第一次爆破后，形成断面为１．５ｍ×
２．７ｍ小井，
且断面成型效果好（图２），高度符合设计要求，达到预期效果，经过第二次小井扩刷爆破后，形成断面为３．４ｍ×２．７ｍ，高度满足设计要求，同时也满足切割槽爆破拉透条件。

０
７１总第６１３期现代矿业２０２０年５月第５期
表４　第一次爆破炮孔分段及火工品材料
孔号雷管
段别
雷管数量
／发
起爆弹
／发
炸药量
／ｋｇ
导爆管
／ｍ
备注
１＃１２２２１２０２＃１２２１２０３＃１４２２１２０４＃３２２１２０５＃３２２１２０６＃１４２２１２０
７＃１２２１２０８＃１２２２１２０９＃１８２２１２０１０＃１８２２１２０１１＃１８２２１２０１２＃２０２２１２０１３＃２０２２１２０１４＃２０２２１２０１０００
３０ｍ
导爆管雷管
合计２８２８１６８０１０００
５　方案对比及分析
结合李楼铁矿现状及上述参数可以得出对比方案，见表６。

表５　第二次爆破炮孔分段火工品材料
孔号
雷管
段别
雷管数量
／发
起爆弹
／发
炸药量
／ｋｇ
导爆管
／ｍ
备注
１５＃３２２１２０
１６＃１２２１２０
１７＃１２２１２０
１８＃１２２１２０
１９＃３２２１２０
２０＃７２２１２０
２１＃５２２１２０
２２＃５２２１２０
２３＃５２２１２０
２４＃７２２１２０
１０００
３０ｍ
导爆管雷管合计２０２０１２００１００
０
图２　一次爆破成井效果
表６　３种天井施工方法的方案比较
施工方法适用范围技术性
施工效率
（２０ｍ为例）
安全方面
成本（投资）
方面
人员组织
情况
切割槽天井钻机一次爆破成井上向盲天
井、下向
天井、充
填井等
一次爆破成
井技术成熟，
充填井可
直接使用
上向天井４．５ｍ／班，需５个
班，爆破需２班，共需７个班
完成；下向天井２．５ｍ／班，爆
破需２班，需８个班，共需１０
个班完成切井施工；具备滚
班作业条件，可与中深孔凿
岩台车同水平同采场作业
安全
可靠
一次性投资５６０万元，以施工１０００ｍ天井计算，
施工天井需消耗２３个刀盘，每个刀盘价格按４万
元计算，需９２万元，爆破扩井需炸药量为１２０ｔ，炸
药成本约为６５００元／ｔ，需７８万元，采场准备扩刷
需完成２５个切割巷扩刷，每个切割巷增加的扩刷
量为（１６．５７－１３．４２）×６＝１８．９ｍ３，共增加４７２．５
ｍ３，扩刷按单价２８０元／ｍ３计算，需１３．２３万元，
合计投资７４３．２３万元（包括设备投资等）
每班３人，
准备周期
长，设备
操作培训
潜孔钻钻孔爆破成井下向天井，
充填井
需分多次爆
破，分次爆破
过程中易堵
孔，断面成型
难保证
每条天井布孔１１个，每班钻
孔效率为２０ｍ，需１１个班，
具备滚班作业条件，可与中
深孔早岩台车同水平同采场
作业
安全
可靠
按施工１０００ｍ切井计算，需施工钻孔１１０００ｍ
（该部分钻孔及电费费用由施工方承担），切井方
量为１２２５０ｍ３，切井单价按７００元／ｍ３计算，需
投资８５７．５万元（包括炸药及人工成本等）
每班２人，
准备周期
较长，人员
组织简单
液压升降台车施工天井
适宜所有
切（风、溜）
井，充填
井除外
断面成型规
则，有保证
每班进尺２ｍ，需１０个班，具
备切割槽爆破条件，且每班
作业时间长，无法滚班作业，
且不具备与中深孔凿岩台车
同水平同采场作业
人在井内且
高空作业，
安全风险大
按施工１０００ｍ切井计算，切井方量为１２２５０ｍ３，
切井单价按７００元／ｍ３计算，需投资８５７．５万元
（包括炸药及人工成本等）
每班３人，
准备周期
短，组织
简单
根据李楼铁矿目前生产现状，并结合以上方案对比情况，主要存在的问题如下。

（１）生产衔接紧张，其中切（风、溜）井等施工进度严重制约着采场衔接，因此急需施工效率高且安全的设备。

（２）系统通风差，主要的原因是风井施工跟不上，导致南北两翼通风不畅。

（３）涉空作业较多，充填井施工是李楼铁矿涉空作业的一项主要内容；空区充填跟不上，有一部分原因也是充填井施工进度缓慢。

根据李楼铁矿年产量计划，每年需准备备采采场约３０个，需施工１２０条切井，每条切井按２０ｍ计算，需完成２４００ｍ，采用切割槽天井钻机，需施工约７５０ｍ切井工程量，即可收回投资成本，若切割槽天井钻机能完成全年切井的一半工程量，即１２００ｍ，可节省投资１２００ｍ×１２．２５ｍ２×７００元／ｍ３－２７条×４万元－（１６．５７－１３．４２）ｍ３×６ｍ×（１２００／４０）个×２８０＝１０１３．１１万元。

（下转第１９７页）
１
７
１
刘小强：ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机在李楼铁矿的应用 ２０２０年５月第５期
大的经济与社会效益。

参　考　文　献
［１］　乐坚浩．基于图像分析的高压开关柜内异常强光监测及预警系统设计［Ｊ］．软件导刊，２０１７（７）：１０３ １０５．
［２］　印　玲．散热性能好的实用型高压开关柜的设计［Ｊ］．时代农机，２０１９（１）：１１３ １１５．［３］　朱东霞．煤矿高压开关柜带间隙过电压保护器存在的安全隐患［Ｊ］．能源与节能，２０１８（１１）：１０５ １０６．
［４］　刘超群．智能化煤矿高压开关柜故障诊断技术的研究［Ｊ］．机械管理开发，２０１９（１）：１１６ １１７．
［５］　孙　聪，高　亮．智能化高压开关柜监控与故障诊断技术的研究［Ｊ］．科技风，２０１８（６）：７７．
（收稿日期２０２０ ０３ ２８
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
）
（上接第１７１页）
综上所述，切割槽天井钻机的广泛应用，将有助于解决现有切井、充填井爆破处理及涉空作业等问题，降低生产成本，降低人工劳动强度，提高生产作业效率。

６　结　语
ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机在李楼铁矿推广应用，取得很好的效果，近５个月共施工－３２５，－３５０ｍ分层２４ ６＃采场切井，－３００ｍ水平２８ ３＃、２８ ５＃采场空区充填井，－２５０～－３２５ｍ水平１５＃风井，共计１９０ｍ，到目前为止，成井效果良好，其中施工下向钻孔过程中，操作过程复杂，钻孔效率低；在施工小角度充填钻孔过程中，排渣较困难，故障率总体偏高，切割槽天井钻机刀盘硬度有待进一步提升，实践证明，该设备适合在坚硬岩石以下级别的任何岩层中钻进，适应性强，钻井速度快。

参　考　文　献
［１］　李延飞，张立新，罗文冲，等．一次成井技术在高溜井施工中的应用［Ｊ］．采矿技术，２０１６，１６（１２）：２５ ２６．
［２］　张立新．多排深孔一次起爆技术在李楼铁矿的试验研究［Ｊ］．中国矿业，２０１８，２７（１０）：１５８ １６０．
［３］　中冶京城（秦皇岛）工程技术有限公司．李楼铁矿采选工程初步设计（修改版）第１卷说明书［Ｒ］．秦皇岛：中冶京城（秦皇岛）工程技术有限公司，２０１０．
［４］　湖南创远高兴机械有限责任公司．ＣＹ Ｒ４０Ｃ切割槽天井钻机技术说明书［Ｒ］．长沙：湖南创远高兴机械有限责任公司，２０１７．［５］　贝建刚．井下采场爆破工艺的优化与改进［Ｊ］．采矿技术，２０１６，１６（１２）：２１ ２４．
（收稿日期２０２０ ０３ １８
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
）
（上接第１８６页）超声波清洗装置后，超声波换能器在不使用时脱离料浆槽的料浆液面，当需要时才进入料浆槽中，不但为其维修、更换、拆卸提供了便利，同时也大大延长了其使用寿命，降低了损坏率。

此外，由于摒弃了传统的直接固定式安装方式，料浆槽体内的机械搅拌装置可在槽口至进料端之间大幅度往复摆动运行，使得槽体内部残留的淤泥被清洗干净，为陶瓷过滤机的下一循环的开车过滤创造有利的条件，保持滤板的毛细管畅通，实现设备运转的高效率，值得推广应用。

参　考　文　献
［１］　中华人民共和国国家发展和改革委员会．ＹＳ／Ｔ６１６—２００６　陶瓷过滤机［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２００６．
［２］　桂　群，叶　欣，魏　泉．陶瓷过滤板的关键性能及实用检测方法［Ｊ］．有色金属：选矿部分，２０１１（Ｓ１）：２９０ ２９２．
［３］　魏　泉，李棋政，龚　静．陶瓷过滤机超声波清洗装置结构分析［Ｊ］．有色金属：选矿部分，２０１１（Ｓ１）：２８８ ２８９．
（收稿日期２０２０ ０３ ０５
櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
）·记者在线·
自然资源部关于申请办理矿业权登记有关事项的公告
自２０２０年５月１日起，实行同一矿种探矿权采矿权登记同级管理。

为做好矿业权登记管理服务，现就向自然资源部申请登记矿业权有关事项公告如下：
一、自２０２０年５月１日起，石油、烃类天然气、页岩气、天然气水合物、放射性矿产、钨、稀土、锡、锑、钼、钴、锂、钾盐、晶质石墨１４种矿产的探矿权采矿权新立、延续、变更（涉及变更矿种的，以变更后的主矿种为准）、保留、注销登记以及划定矿区范围均由自然资源部办理。

二、自然资源部２０２０年５月１日前已登记的其他矿产探矿权、采矿权以及批准的试采、批复的划定矿区范围，其后续登记事项均由所在行政区域的省级或省级以下自然资源主管部门办理。

其中，煤、煤层气、铁、铬、铜、铝、金、镍、锆、磷、萤石１１种矿产的后续登记事项由省级自然资源主管部门办理。

７
９
１
孙二亭：煤矿高压开关柜中电弧光保护装置的应用 ２０２０年５月第５期。