白云岩中开拓掘进的双楔形掏槽研究与试验

张 涵

(贵州开磷矿业总公司, 贵州开阳县 550302)

白云岩中开拓掘进的双楔形掏槽研究与试验

张 涵

(贵州开磷矿业总公司, 贵州开阳县 550302)

用沙坝矿在2002年6月以前,开拓巷道一直布置在底板页岩(或矿体)中,但底板页岩较破碎,易冒落,安全性差,支护成本高。2002年6月以后将开拓巷道布置在顶板白云岩中,白云岩硬度大,较稳定,但其可爆性差。为此,提出在白云岩巷道掘进中进行双楔形掏槽试验。通过试验,找出了合理的凿岩爆破参数,并取得良好的效果。

巷道掘进;白云岩;双楔形掏槽;凿岩爆破参数

1 概 述

开阳磷矿矿层属洋水背斜,矿层顶板为鲕状和细晶白云岩,厚度100m,底板为灰绿色石英砂质页岩,厚5～11m,以下为紫红色页岩。矿层真厚度6 m,分布较均匀。用沙坝矿段位于贵州开阳磷矿洋水矿区西南部,洋水背斜西翼南端。用沙坝矿岩层从上至下为震旦系上统灯影组、陡山沱组、下统南沱组。

2002年6月以前,用沙坝矿的开拓巷道一直是在矿体内或灰绿色石英砂岩和红页岩中掘进。这几种岩层硬度都不大,可爆性好,采用一般的掏槽眼时爆破效果很理想。但遇到大断层时要穿过白云岩掘进,此时按一般的掏槽眼掘进,效果一直较差,循环进尺最好时也只能达到1.3m左右。该矿自2002年6月才将开拓巷道布置在顶板白云岩中,白云岩硬度大,较稳定,支护工艺简单,在没有地质构造的情况下,不需支护,但可爆性差。为解决白云岩可爆性差的问题,提出用双楔形掏槽眼对白云岩巷道掘进凿爆参数进行研究与试验,找出合理的凿岩爆破参数。为实现在顶板白云岩掘进中提高循环进尺,达到降低开拓成本的目的。

(1)开拓类型:大型进口设备脉外中段斜坡道开拓。

(2)巷道规格:掘进净断面13.442m2,三心拱断面,巷道墙高2.0m,拱高1.5m,断面净宽4.2m。

(3)凿岩设备:BOOMER-281浅孔凿岩台车,配套钎杆长3.0m,钻孔直径￠=41mm。

(4)爆破器材:2#铵松蜡岩石炸药卷,长20cm,直径￠=25mm,非电毫秒延期微差雷管。

2 双楔形掏槽眼的设计

2.1 双楔形掏槽眼的概念及特点

双楔形掏槽眼是斜眼掏槽的一种,是一种混合式掏槽眼,炮孔与工作面的夹角以及两排炮孔距离都和岩石的坚固性系数有关。爆破时先用6个炮孔作第1组楔形掏槽眼形成自由面,再用第2组6个掏槽眼扩大自由面,逐步扩大爆破范围,掏槽面积较大,适用于较大断面的巷道。但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受到巷道宽度的限制,循环进尺也同样受到限制。

2.2 掏槽眼的设计

根据用沙坝矿顶板白云岩的坚固性系数(f=8～15)及设计的巷道断面尺寸,对双楔形掏槽眼的凿岩爆破参数进行设计,设计炮孔与工作面的夹角为58°～65°,整个断面布置69个炮孔,第1圈掏槽孔深2.2m,第2圈掏槽孔深2.4m,其他参数见图1。

图1 工作面炮眼布置

3 掘进爆破试验

由于双楔形掏槽眼是一种斜眼,施工技术要求高,两排炮孔必须两两对称地布置在巷道断面中央偏下的位置,各对掏槽眼还须同在一个水平面上。这就要求工程技术人员在作业过程中严格按照凿爆参数设计图进行跟班施工指导,并作好爆破参数和爆破效果记录,对试验结果进行分析,在试验过程中根据爆破效果不断调整参数,试验数据见表1～表3。

表1 装药量及起爆顺序

表2 爆破效果

表3 双楔形掏槽眼试验数据

对比分析试验数据表得出一个结论:当掏槽眼深为第1圈2.2m、第2圈2.4m时,循环进尺为2.1 m,爆破效果较好,巷道成形也较好,每米巷道消耗的炸药量最少。

4 试验总结

(1)爆破参数是否合理直接影响爆破效果,而影响爆破效果的因素很多,归纳起来主要有3个方面的因素:岩石特性,即岩石的物理力学性质以及构造特性;炸药性能,即炸药的威力、猛度、爆热、爆容、爆速、爆压以及密度等,其中对爆破效果影响较大的是爆速、密度、爆热、和爆容;爆破参数,即孔网几何参数、装填参数、起爆参数等,它涉及到炸药能量的时空分布和合理利用的问题。

(2)用沙坝矿通过3个多月时间的双楔形掏槽眼凿岩爆破试验,给出了适合于用沙坝矿顶板白云岩中掘进巷道的凿岩爆破参数,提高了循环进尺,巷道成形质量有了大幅度提高,同时降低了开拓巷道的掘进成本。

(3)当岩层受地质构造影响,岩层很破碎时,由于台车掘进的冲击压力很大,易对炮孔造成破坏,导致炸药装不到位,爆破效果受较大影响。

(4)双楔形掏槽眼的施工技术要求高,难度大,对凿岩台车操作人员的技术水平要求较高。

(5)需要有责任意识很强的工程技术人员和凿岩台车操作人员。

[1]裴启涛,陈建宏.双楔形掏槽方法和光面爆破技术的综合设计[J].矿业研究与开发,2009,(1).

[2]张富民.采矿设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.

[3]刘会文.井巷工程[M].北京:煤炭工业出版社,1989.

[4]张志呈.爆破基础理论与设计施工技术[M].重庆:重庆大学出版社,1994.

[5]徐小荷.采矿手册[M].北京:冶金工业出版社,2005.

2010-01-04)

张 涵(1976-),男,贵州沿河人,助理工程师,从事采矿工程设计工作,Email:zhang19761030@sina.com。