东胜地区冻结法凿井冲积层中深孔松动爆破技术研究与应用

东胜地区冻结法凿井冲积层中深孔松动爆破技术研究与应

用

摘要：东胜地区泊江海子矿中央回风井在冻结法凿井过程中采用了冲积层中深孔松动爆破技术，通过选择合理的爆破参数和装药量，既保证了良好的爆破效果，又确保了冻结管的安全，极大地提高了施工效率。

关键词：冻结法凿井；快速施工；中深孔松动爆破

abstract: the east wins jianghaizi ore in the central return air tabor well in freezing method adopted during the cut well in alluvial layers deep hole loose blasting technology, through the choice of reasonable blasting parameters and charge, not only ensure the good blasting effect, and ensure the safety of the freezing pipes, and greatly improve the construction efficiency.

keywords: freezing method well cut; rapid construction; in the deep hole loose blasting

中图分类号： s277 文献标识码：a 文章编号：

简介

泊江海子矿井工业广场内设有主井、副井、中央回风井三个井筒，其中风井先行动工施工，其井口标高+1384.5m，深度583.5m，设计净直径7.6m，最大掘进直径10.1m。采用冻结法施工，冻结深

度550m。其冻结段主要岩性为砾岩、中、粗粒砂岩和砂质泥岩。

在井筒施工至累深90m左右时遇到一浅紫色砾岩层，砾径一般在3~30mm，少部分砾径在150mm左右，砂砾约占5%，砾石占90%。此时冻土已扩至井筒内部，井帮温度为-5℃左右，冻结后的砾岩胶结程度较高，砾石致密而坚硬，使用风镐和高效风铲挖掘效率非常低下，每班进尺仅500mm左右，给施工进度带来了极大的影响。因此，为了加快施工进度，安全快速地通过该砾岩层，并为副井和主井的后续施工提供参考经验，在实践中开展立井人工冻土松动爆破研究是很有必要的。

爆破参数

冻结法凿井的松动爆破施工的主要难题在于立井井筒周围有一圈按照一定半径和间距布置的冻结管，人们担心一旦爆破的震动过大，就有可能造成冻结管破裂、漏盐水，造成极大的经济损失和安全隐患。目前，国内有大量冻结基岩段爆破施工的实践经验，而冻结表土段的爆破则多处于试验研究阶段，少数矿井进行了表土段浅孔爆破施工的尝试，而冻结表土段的中深孔爆破则少有成功的工程案例。研究证明，由爆破震动引起冻结管破裂的几率非常小，而真正引起冻结管破裂的原因在于冻结壁的变形量过大[1]。因此，爆破参数的确定必须综合考虑冻结管距周边眼的距离、冻结壁强度等因素，严格控制周边眼装药量和总装药量，尽量减小爆破震动对冻结壁的影响。

2.1 确定基本参数

根据爆破漏斗原理，爆破作用指数n=r/w=0.75时为松动爆破。而研究表明，当炮眼密集系数m=e/w=1.0~2.0时，炮眼周围各个方向上的爆生裂隙都能充分发展，岩石的破碎数量和破碎质量都能达到最佳值[2]。根据冻结砾岩的实际情况，取m=1.0，这样使得各个炮眼的间距基本一致，每个炮眼周围不存在薄弱点，爆破作用比较均匀，形成以炮眼为中心的放射状爆生裂隙，各个炮眼的裂隙交叉相连，起到松动破碎岩石的作用。因此，结合井筒掘进断面、岩石力学性质等，拟采用6圈共150个炮眼。

风井井筒掘砌采用高度为3.8m的液压金属整体模板，采用中深孔松动爆破技术一掘一砌施工，因此岩石松动深度范围应不小于3.8m，拟定炮眼深度4.2m。

采用秒延期电磁雷管，防止震动波叠加。t-220nd型抗冻岩石水胶炸药，其爆速≥4.0×103m/s，猛度≥12mm，规格为φ35×300mm，炮眼直径定为45mm。

2.2 确定装药量

根据风井井检孔资料，该砾岩层厚91m。根据该砾岩层的力学性质，考虑到松动爆破的性质以及炮眼个数、密集系数等因素，第一个循环少量用药，然后通过观察爆破效果，逐步增加药量，直至达到理想的爆破效果且不对冻结壁有明显的破坏。经过几个循环的实践，最终确定总装药量为234kg。

2.3确定周边眼参数

上面已经提到，引起冻结管破裂的主要原因是冻结壁的过度变

形，因此周边眼的参数设计至关重要。为了避免对冻结壁造成大的破坏，必须在周边眼和井筒荒径之间留一定距离，严格控制单孔装药量，同时确定适当的密集系数也非常必要。

配套设施

采用sjz-6.9型伞钻配6部ygz-70型导轨式凿岩机打眼。为了提高打眼速度，采用φ45mm的十字型合金钻头，打眼放炮时间基本上控制在6个小时之内。

采用2jkz-3.6a/12.96和jkz-2.8/15.5绞车配5m3大吊桶双钩提升，两台hz-6型中心回转式抓岩机同时出矸，cx75型挖掘机清底（刷帮困难时，挖掘机加装破碎头破碎岩石），通过这一系列配套设施，使每一段高出矸时间平均控制在13小时左右，极大地提高了施工效率。

保证措施

打眼前必须严格按照爆破图表，用井筒中心线精确标定眼位，严格按照标定的眼位开眼。打眼时严格控制钎子偏斜和炮眼深度，保证各炮眼之间的平行度，确保辅助眼和周边眼眼底落在同一平面上。采取有效的炮眼封堵措施，封泥长度不小于1m。在炮眼施工完后，尽快装药连线，缩短炸药在炮眼内的停留时间，防止温度过低的环境降低炸药性能。

根据冻结钻孔偏斜图，及时掌握当前阶段冻结管的偏斜状况。周边眼严禁向外扎。对于冻结管向内偏斜较大的方位，在打眼时做好标记，必要时放炮前通知冻结站关闭偏斜较大冻结管的盐水循

环。冻结站加强炮后对盐水循环系统的监测，发现盐水循环异常应立即查明原因，及时处理。施工过程中密切关注井帮情况，若发现有渗水或黄色水迹，应及时通知冻结站进行检查。

实践效果

风井井筒冻结砾岩层采用中深孔松动爆破，炮后岩石块度均匀，上抛量少，采用挖掘机和中心回转抓岩机基本能够直接出矸。周边眼痕率达到了80%以上，有效避免了对冻结壁的破坏。帮部用人工或挖掘机破碎头破碎。松动深度达到3.8~4.0m，满足一掘一砌的施工要求。

通过中深孔松动爆破以及其配套设施，使正规循环时间平均控制在22小时左右，月成井达109m，极大地提高了施工效率，达到了安全、快速穿过该砾岩层的目的，并且为副井和主井的施工提供了经验。

结论

通过上述研究和实践证明，在井筒冻结段进行中深孔松动爆破，只要选取的爆破参数合理，保证措施得当，能够避免对冻结壁的破坏，有效的保护冻结管。同时极大地提高施工效率，缩短建井工期，创造巨大的经济效益。

参考文献：

[1]杨维好，黄家会. 冻结管受力分析与试验研究[j]. 冰川冻土，1999，21（1）：33-38.

[2]宗琦，傅菊根，徐华生. 立井冻土掘进爆破技术的研究与应