白音诺尔铅锌矿混合井钻爆设计与施工.pdf

2 0 0 1 年 7 第 3 0卷第 4期 有色矿山 N0 nf e r ic ou s J u I ， 2 0 0 1 V01 ． 3 0 No 4 白音 诺 尔铅 锌矿 混 合 井钻 爆设 计 与 施工 李连 俭 白音 诺 尔铅 牡 矿 ，内蒙 古 赤 峰 0 2 5 4 7 3 [ 关 键词 ]坚 硬 岩 ；炸 药 消耗 量 ；周 边 孔 ； 辅 助 孔 [ 摘要 ]针 对坚 硬 岩 石 岩性 特 征 ， 通 过 对 其可 钻性 与可 爆 性 分 析 ， 选 取适 宜 的 爆 破 参 数 及 作 业方 式 ， 获得 良好 的爆 破 效果 。 [ 中图分 类 号 ]T D2 6 2 1 [ 文献 标 识 码 ]A[ 文章 编 号 ]1 0 0 2 ， 8 9 5 1 2 0 0 1 0 4 0 0 0 6 0 4 Dr i l l i ng a nd b l a s t i n g d e s i g n a nd c o ns t r u c t i o n o f m ul t i pl e pu r po s e s ha f t i n Ba i yi nnuo e r Le ad - z i nc M i ne I I I J a n j i a n B a n n u o e r L e a d z i n c M i n e ，C h i f e n g 0 2 5 4 7 3 ，C h i n a Ke y wo r d s h a r d r o c k s ；e x p l o s i v e c o n s u mp t i o n；p e r i me t e r b l a s t h o l e ；a u x i l i a r y b l a s t h o l e Ab s t r a c t Th r o u g h a n a l y s i n g t h e d r i l l a b i l i t y a n d b l a s t a b i l i t y o f h a r d mc k s a c c o r d i n g t o c h a r a c t e r s o f h a r d r o c k s ， s u i t a b l e b l a s t i n g p a r a me t e r s a n d o p e r a t i o n wa y a r e s e l e c t e d， a n d g o o d b l a s t i n g e f f e c t s 0 b t a i n e d． 1引 言 在有色 金属 矿 山竖 井 艟 工 中， 硬 岩 施工 爆 破 效率 低 成为制 约竖井建 设速 度 的关键 问 题 ， 据 统计 历年 来竖井施 工进 度 数字 ， 成井进 度一般为 3 0～5 0 m／ 月。 在 白音 诺尔 铅锌 矿 混合 井施工 中， 通过 探索 与工 程 实践 ． 在硬岩 石施工方 面取得 了 一定的成 功经 验 。 2工 程 概 况 自音 诺尔铅锌 矿混 合井 井深 5 0 8 ． 7 m， 井 径 ． 0 m， 井颈 段 1 0 m 为双 层钢 筋 混凝 土结 构， 壁厚 6 0 0 mm； 1 0 ～4 2 m 为 3 0 0 ram 厚双层 钢 筋混凝 土结构 ； “下段 为 3 0 0 ram厚 素混凝 土结 构 ， 混凝 土等级 c 2 0 。 井筒 相关硐 室 有 1 0 5 0中段 双侧 马头门 、 6个单侧 中段马头 I 1、 一 个大件 遭 、 一个粉 矿 回收 马头 门 、 两个管 子 道 和一 个箕斗装 矿硐室 。 3 水 文 地 质 与 工 程 地 质 井筒 穿过的 岩 层 主要 为 粉砂 质 板 岩 占 7 8 ， 4％ 、 闪长玢 岩 占 1 4 舟4 ％ 、 闪长 岩 占 6 ． 4 3 ％ 。井深 9 6 m 以上 为 强 及 弱 风 化 带 ， 岩石较软 ， 普 氏硬 度 系 数 f 8～1 0 ， 岩 心 较 破碎 ， 裂 隙发育 ； 9 6 m 以下 为原 生带 ， 岩 石坚 硬完整 ． 1 2～2 0 ， 裂 隙不 发 育 。 粉砂 质 板 岩变余 砂质 结 构 、 板状 构造 、 硅 化较 强， 岩层 倾 角 7 0 。 ～8 0 。 ； 闪长玢 岩隐 晶质斑状 结构 ， 块 状构 造 ． 与 粉 砂 质 板 岩接 触 界线 夹 角 6 0 。 ～ 8 0 。 9 6 m 以 上 为 含 水 层，地 下 水 位 埋 深 5 0 ． 8 5 m，含 水 层 厚4 5． 1 0 m，涌 水 量 为 4． 3 4 m3 ／ h 。9 6 m 以 下 为 原 生 带．为 不 含 水 层 、 [ 收稿 日期 】2 0 0 1 ． 0 4 3 0 [ 怍者简介] 李连怆 1 9 6 6 一 ， 男， 辽宁省朝阳4 竖 井机 械 化 作 业 系统 县人， 工程师’ 从事矿山采矿技术 作 提升 两 套单 钩提 升， J K2 ． 5 ／ 2 o提 升 机 维普资讯 第 4期 李连 俭 白音诺 尔铅 锌矿 混 台 井 钻爆 设 计 与施 工 7 两 台，2 ． 0 m 吊 桶 ；凿 岩 F J D- 6 伞 钻 配 YGZ 7 0型 凿 岩 机 钻 孔 深 度 3 ． 1 5 m； 装 岩 HZ 一 6型 中心 回转 抓岩 机， 装岩 能 力 5 0 m ／ h； 压 风 6 台2 0 m ／ h 压 风 机，井 内 悬 吊 1 5 9 mm4 ． 5 mm 压 风管 ； 通 风 TF J 9 2 5型 2 8 k W 风 机 ，帖0 0胶 质 风 筒 ；信 号 两 套 K J TX - S X - 1型 煤 矿 井 筒 通 讯 信 号 装 置 ； 吊 盘 采用 似 ． 7 m 双层 自制 吊盘。 5 井筒围岩可钻性及可爆性分析 凿 岩爆 破 作业施工 工效主 要表现 在钻孔 速度 、 成孔 质量 、 爆破参 数选 择及 爆破效 果等 几个方 面， 针 对岩性 特征， 确定 其可爆性 与可 钻性 ， 从 而选 择适 宜的 钻具 、 作 业方 式 、 爆 破 参数 、 炸药雷 管类 型以提高打 孔速度 ， 保 证预 期爆 破 效 果。 由井 筒 G Z 1钻 孔 提 供 的地 质 资料及实 际揭 露 的 围岩 情况 看， 粉 矿 质板 岩 因矿物成 分 由砂 质及硅 质组成 ， 硅化较强 、 硬 度 系数 f 值在 1 4 ～1 6 ， 抗 剪强度 9 6 m 以 下原 生岩 段 高 达 1 5 ． 6 MP a以上 ； 闪长玢 岩造 矿 物 质为斜 长石 ， 闪长岩 矿物成 分为斜 长石 、 角 闪石及辉 石 ， 硬 度极 高 ， f 值 达 到 1 8～2 2 ， 抗 剪强度 高 达 1 7 ． 9 MP a以上 。 因而 钻 进 时 所 需的 能耗很 大 ． 切 削强 度 高 、 钻 头 磨 损严 重 在钎 具材 质选择 上， 针对 以上 岩石特性 ， 要求 钎杆 有较高 的 抗疲 劳性 ， 钻 头 有较 强 的 磨 砺 性 。 由于 9 6 m 以 下岩 层 为原 生带 ， 岩石 坚 硬 完整 ， 裂 隙不发育 ， 岩石对爆破 作用 的抵抗 很 大 ， 囤此针对 围岩 可爆 性低 这 一具 体情况 ， 若 想取得较 好 的爆 破 效 果 ， 必 须 选 择适 宜 的 炸 药类 型及 爆 破参 数。莫斯科 矿业学 院在实验 室条 件下提 出 了爆破 岩石所 需单耗 与岩石坚 固性 之 间的 对应关 系 1 00 式中 q 。 计算单位耗药量 q o ． 6 5 打 q ,v 实际单 位耗 药 量 ； 2 V 。 爆 破块 度 超 过 1 0 0 mm 的岩 石重量 在整个 岩块重 量 中占百分 数。 通过 以上 两公式 可 以 看 出， 随 着 r值 增 大 ， 则单 位耗 药量增大 、 V 值 变 低 。 因而 克服岩石 坚 固性 ， 取得 较好爆 破效 果， 必须选 择 适宜 的单耗及 高猛度 、 高爆 力的炸 药。 6爆 破 参数 的 选 择 1 单位耗药 量计 算 ， 选用 明捷 利 公式 q l ,／f 1 ．8J 4 ．8 1 0 3 式 中 q 单位 耗药量 ， k g ／ m。 ； c 装药 直径 系数， 取 0 ． 8 5 ； k 炮孔 深度 系数， 取 1 ． 4 4； ∞ 装药 密度 校正 系数， 取 0． 8； 炸 药 爆 力 校 正 系 数 。爆 力 为 3 6 0 ml 时 e1 ， 取 P0 ． 9 7 ； ， 岩 石 坚 固 系 数， 粉 砂 质 板 岩 取 1 6 ， 闪 长玢 岩及 闪长岩取 1 9 ； s 掘井 断面 。 取 2 4． 6 3 。 代 入 3 式得 ql 2． 6 4 k g ／ m ， q 22． 7 4 k g ／ m 。 2 确 定炮孔 数 目 N 3． 3 7 4 式 中 N 炮孔 数 目。 个 ； ， 普 氏 系数 ， 分 别取 1 6与 1 9 ； s 进 断 面， m 。 计葬 得值 Nl 7 0个 ， N2 7 4个 ， 3 确 定最 小抵 抗 线 W 5 式 中 r r 装 药半径 ， 取 2 2 ． 5 mm； 装 药 系数， 取 0． 5 ； 临近系 数。 取 1 ； 口 单 位耗药 量 ， k g ／ m ； P 炸药 密度 ， 采 用 2 水胶 炸药 ， P 0 1 ． 1 x1 0 k g ／ m 维普资讯 8 有色矿山 2 0 0 1 芷 炮 孔 利 用 率 ，”0 ． 8～0 ． 9 ， 取 0． 8 3。 粉 砂 质 板 岩 辅 助 孔 最 小 抵 抗 线 q 2 ． 4 6 k g ／ m。 ， 值取 0 ． 8 3 ， 代入 5 式 中得 W 6 5 4 mm； 闪长玢岩 辅助 孔 最 小抵 抗 线 q 2． 7 4 k g ／ m ， 值取 0 ． 8 3 ， 代 入 5 式 中得 W 6 2 0 ram； 粉 砂质板 岩周边 孔最 小抵 抗 线 取 1 ／ 3 ， 2 ． 4 6 k g ／ m3 ， 代入 5 式 中得 W 5 3 4 mm； 闪长 玢 岩 周边 孔 最 小 抵 抗 线 取 1 1 3 ， q2． 7 4 k g ／ m ， 代 入 5 式 中 得W 5 0 6mm 。 4 炸 药类 型及掏槽 方式 为保 证炸药 猛 度及爆 力 ， 并考虑 井筒 淋邦 水影 响， 选用 阜新 l 2厂 2 水 胶 炸 药 。其 参 数 如 下 药 卷 直径 4 5 mm； 密 度 1 ． 0～1 ． 2 k g ／ m ， 规 格 似5 ram 5 0 0 mm 0 ． 8 3 k g ，猛 度 1 6～ 1 8 mm， 爆 力 3 5 0 mL， 黑 索 金 掺 量 3 ％。掏 槽 采 用 二 阶 直 孔 掏 槽 ， 掏 槽 孔 间距 不 超 过 最 小 抵 抗 线 值 1 ／ 2 7施 工 要 求 1 选 择 适 宜 钎 具 ， 提 高 打 孔 速 度 。 由 于岩石坚硬 完整 ， 可钻性 低， 钎 杆与钻头 吃入 岩石时剪 切强度 大 ， 疲劳 度增加 ， 因而要 使 冲 击 式凿 岩得到高 的效率 ， 一 要选 择韧 性好 、 瞎 砺度高 的钎 具 ； 二要 打孔操作 得 当， 所 加推力 要抵 消钎子 的 弹 跳 力， 使 钎头 经 常接 触孔 底 面叉没有多 余 的 压 力， 减 少 钻 头在 岩 体 中 的 回转 阻 力及活 塞对钎 尾的冲击 力 选 用的钎 具 为贵钢订 做 的 B 2 2波纹 扣 六 角钢 钎 杆， 全 长 3 3 m， 4 5 5 “ 十字 型 ” 合 金 钻头 。 钻 井 风压 保持 在 0 ． 5～0 7 MP a ， 耗 风 量 7． 5 m ／ mi n ， 钻进速度 1 0 O mm／ mi n 。 2 克服 井下 环境 限 制， 保证 炮 孔数 目。 受淋邦水 及打 孔 时 产 生的 粉 尘影 响 ， 井 下炮 孔定位 存在 一 定 困难 为 保 证爆 破效果 掏 槽孔 及 周边 孔 数 不 能减 少 ， 否则 掏 槽 效 果及 光爆 成型受 到 影 响， 因而 打孔 时 采 取 先打 掏 槽孔 ， 次打 周边孔 ， 后打 辅助 孔顺序 。辅助孔 以周边孔 为 参照 ， 以“ 三 角 花” 形 式 布 置。 这 样就 可克服井 下环境 限制 及坏 钻 时周 边孔 数 不 足影 响， 保 证 了炸 药整 体 爆 轰效 果 及光 爆 成型 质量 。 3 准 确 布 孔 ， 保 证 成 型 。打 孔 应 根 据 炮 孔 布置 图分 区对称打 孔 ， 炮孔 定位要 准 、 打 钴要 稳。当 出现断钎 、 卡 钎时 ， 在残 孔旁边 准 确补孔 。钻进 时要准 确掌 握炮 孔 角度 、 深 度 ， 保 证炮孔 成型 质量 。 4 严 格 装 药联 线， 做 到 准确 起 爆 。 装 药采用反 向装 药， 装药量应 遵照爆 破图表 ． 并 结 台布孔情 况及 工 作面 成型 ， 对 个 别 炮 孔 装 药量适 当调 整 ， 调 整量 不得 超 出 一 卷 药。 装 药 前检查 炮孔 深度 ， 扫 孔 要彻底 ， 药卷 之间连 续， 封 堵炮 泥 要实 ， 避 免 出觋 潺 装 、 错 装。联 线时， 1 ～2圈掏 槽 孔 必 须 连 在 一 起 ， 以备 检 查 ， 周 边 及 辅 助 炮 孔 应 以 3～5根 脚线 为一 组， 不宜 多连 ， 以 防某一 脚 线拧 断或滑脱 。最 后工作 面联 线 统 一进 行 ． 并 仔细 查对 并 联 脚 线 是否配 对， 是否有漏联 及错 联现象 ， 保 证准 确起 爆。 8 爆 破效果检查及参数调 整 按 以上爆 破 图表 及操 作 要 求 实 施后 ， 检 查 炮后效 果， 发现掏 槽进尺 达到 2 ． 4 ～2 ． 6 m， 爆破 进 尺 达 到 2． 2 ～ 2 ． 4 m。 其 中 掏 槽 效 果 炮 孔利 用率 略低 于 8 5 ％， 爆 破进 尺 不 够稳 定， 低 者 2． 0 m， 频 率 2 5 ％， 高 者 2 ． 6 m， 频 率 1 5 ％， 爆 破 岩石 块 度平 均 为 3 0 0 mm2 0 0 mm 2 0 0 mm， 最大块 体 直径 不 大 于 6 0 0 mm。 同 时发 现以 下 问题 ① 井 底工 作 面呈 圆 台状 锅 底略深 ， 整 体进 尺 不 高。② 工 作 面 容 易 出现 较 大高低 差， 一邦 高～ 邦低 。③ 井 邦 局 部 出 现超 欠挖 现象 ， 光爆效 果 不理想 。 针 对爆 破 图表 ， 结 合 实际 操 作 情 况进 行 分 析 造成 以上结果 的原 因如 下。 1 1 ～2圈掏槽孔 圈径相 差 6 0 0 mm， 满 足最小抵 抗线要 求。但 由于伞 钻最小 收拢 半 径 为 7 5 0 mm． 在坚 固岩层 中第 一 圈掏 槽 孔 圈 维普资讯 第 4期 李 连 俭 自 音诺 尔 铅锌 矿混 合 井钻 摆 设 计 与施 工 9 径略 大， 同时 由于 1 ～2圈孔 间距 为 3 0 0 mm， 打孔 排列定 位 不 准， 在 粉砂 质 板 岩 中 受 节理 裂 隙及岩石 脆性 高 、 冲击式 凿岩 的影 响 ， 口部 5 0 0 ram深 炮孔 围岩受 震动 易碎 裂 等影 响 ， 造 成 1 ～2圈炮 孔 串气， 扫孔 难 ， 扫孔 不 彻 底或 个别掏 槽孔 被 岩 碴堵 死 形成 瞎孔 ， 从 而 降低 了掏 槽效 果 。克服 上 述 问题 ， 一 是 加 补 中 心 孔 ， 增 加 自由面 ； 二 是打 孔 时及时 清理钻 孔 口 部碎碴 ， 加强扫 孔 ， 必要 时补 打孔 ， 保 证 掏 槽 孔 数 目。 2 第一 圈 辅 助 孔 与 掏 槽 孔 圈径 差 为 1 4 0 0 ram， 咯高于 最 小抵 抗 线 ， 且 各 圈炮 孔 深 梯度大 、 造成 自由面扩 展局部 受阻 、 孔底 破碎 作用 不均 衡 ， 造 成工作 面爆破 后锅底 略深 ， 整 体 进尺 不高 。针 对 这 一现 象 ， 采 用调 整 第 一 圈辅 助孔 圈径 不 超过 1 2 0 0 mm， 2～5圈炮 孔 深度 由 内至 外 梯度 不超 过 5 0 mm， 且 要 求 打 孔 时严 格遵 守分 区对 称 、 布置均 匀， 避免 出现 瞎 孔 ， 保证 整体爆 破效果 。 3 局部 产 生瞎 炮 或炮孔 布置 不均 衡 情 况 下 ， 炮后 工 作 面 出现 一 邦高 。 克服 这 一 现 象 的措施 有 一是 联线前 电雷管 做导通 试验 ， 扫 孔成型 质量 高 ， 不能有 漏孔 ； 二 是加强联 线 质 量， 避 免出现漏 联 ； 三是 指孔深 度要符合 设 计 要求 。当产 生 这 一现 象 后 ， 工 作面 布 置 时 要 针对实 际情 况 ， 布 孔深 度 及 数 目要 考 虑 高 低 邦偏差 ， 力争 下 一 炮将 工 作 面 形成 平 锅 底 形 ． 走 上正 规作业 。 4 当周 边孔个 别拒 爆或 伞钻 钻 臂 困邦 高不能准 确 定位 ， 打 孔 角度 偏 大 等原 因造 成 井 邦局部 超欠 挖 ， 影响光 爆成 型时， 为克服 这 一 现象而 采取 的 措 施 有 提 高 周边 孔 打 孔 及 装 药联线 质 量， 当受 工作 面 邦 高 影响 伞 钻 不 能 准确定 位 ， 炮 孔 底 部 不能 超 出设 计 轮 廓 线 l O O mm 时 ， 沿 邦 采 用 7 6 5 5凿 岩 机 补 打 刷 边 孔 、 辅 助孔 ， 以保 证光爆 成 型。 5 当 清底 不 彻 底 ， 工 作 面 存 在 浮碴 及 松 动岩体 时， 是造 成打孔 夹钎 ； 二是 受冲 击 凿岩影 响，口部 出 现 岩体 碎 裂 ， 浮碴 进 入 炮 L ， 增 加了扫 孔难 度 ， 造成 炮 孔 质 量 低 ， 影 响 爆 破效 果 针对这 一 问题 ， 一是要 加强清 底 、 清 至实底 ； 二 是打 孔 过 程 中将 口部 碎 碴及 时 清理 ； 三要扫孔 彻底保 证成孔 ， 从 而才能 保证 爆 破效 果 。 通 过对 以上 施工 中存 在 问题 的分 析 ， 调 整 了爆 破参 数， 提高 了操作质 量及爆破 效果 ， 每循环进 尺 达 2 ． 4 m； 并通 过 规 范操 作 、 搞 好 工序管理 的 同时 ， 降低 循 环 作 业 时 间。 1 9 9 9 年 7月完成 1 0 l m／ 月 的掘 进 记录 ， 平 均 月成 井达到 6 5 m， 在硬 岩 施工 中创 造 了较 好 的 业 绩及施 工经 验。 9施 工 总 结 1 在坚硬 完整岩 石爆破条 件下 ， 加 强掏 槽 ， 逐 级扩大 自由面 是提 高 爆 破 效果 的重 要 保证 2 双 阶不等深 直孔掏 槽 是硬 岩 掘井爆 破施工 的理 想掏 槽方 式 。 3 第 1～ 2 圈 掏 槽 孔 间 距 不 大 于 1 ／ 2 w ， 圈径差 不大 于 6 0 0 mm， 是 保证 掏 槽 效 果 的基本 条 件。 4 炮孔 布置尽 量 以井 中为 圆心 分 区对 称均衡布 置 ， 形 成“ 三 角花” 形式 ， 才能保证 整 体 爆破效 果 ， 提 高爆 破进 尺 5 硬岩 施工关 键 在于 选 择单 耗 指标 放 炮 孔 长 度 等基 本参 数， 不 可 过 份强 调 多打 孔和少 装药 ， 即要保 证爆破 效果 ， 叉要提 高工 效 ， 才能真正 达到钻 爆施 工的 目的 维普资讯