大规格天井深孔爆破成井技术在金源金矿的应用

段二章,刘冬生,李永辉

(1.河南金源黄金矿业有限责任公司, 河南嵩县 474100;2.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南长沙 410012)

大规格天井深孔爆破成井技术在金源金矿的应用

段二章1,刘冬生1,李永辉2

(1.河南金源黄金矿业有限责任公司, 河南嵩县 474100;2.长沙矿山研究院有限责任公司,湖南长沙 410012)

河南金源黄金有限责任公司在矿山改扩建工程中,部分天井规格需要扩大以满足材料运输及通风的需要。为此,试验了天井深孔扩帮技术,并总结出了大规格天井深孔成井工艺,天井深孔爆破技术有效解决了工程施工组织的难度,保障了工程施工的安全,提高了工程施工的效率,降低了施工成本。

天井;深孔爆破扩帮;深孔爆破成井

1 前 言

河南金源黄金有限责任公司是一家集采、选、冶为一体的矿业公司。2009年完成改扩建工程后,矿山生产能力由原来的1500 t/d提高到4000 t/d规模,成为了国内规模较大的黄金地下矿山。

矿山为两翼对角式通风系统,由于原有风井规格已经远不能满足矿山改扩建的需要,因此东、西风井成为了改扩建工程中的重要环节。矿山阶段高度60 m,分段高度15 m,通风井每两个分段联合施工,形成30 m高的天井,各分段通风巷与之连通。

2 深孔扩帮成井工艺简介

2.1 地表风井深孔扩帮尝试

地表风井其原断面为2.4 m×2.4 m,井深24 m,改扩建工程要求扩大其断面为3 m×3.5 m。经过研究决定,采用T-150高气压环形潜孔钻机施工下向深孔,用2#岩石硝铵炸药不耦合装药爆破的方法进行扩帮,见图1。

由10人组成评价小组，男女各半，均受过专业的感官评价培训。计算各位品评人员评分的平均分以确定汤底油包的最佳配方，评定标准见表4。

图1 风井扩帮爆破的炮孔布置

此次施工采用T-150高气压环形潜孔钻机施工,炮孔直径为Φ165 mm的下向深孔5个,累计孔深24×5＝120 m;同段位导爆管非电雷管5发;不耦合装药用沙子3179 kg,炸药消耗量350 kg,等分为77个药包,单个药包重量4.55 kg,单个沙包重26.43 kg;导爆索250 m;总扩帮方量114 m3;炸药单耗3.08 kg/m3;线装药密度2.92 kg/m;药包分布见表1,炮孔装药结构见图2。

表1 药包分布

图2 炮孔装药结构

在金源公司改扩建工程建设中,以大孔径深孔爆破实现井筒扩帮以及代替人工天井上掘(见图4),极大程度地提高了工程施工的安全性。

2.2 井下中深孔成井工艺

改扩建工程中除了原有工程扩帮改变规格之外,还有部分工程为新建工程。在多次天井扩帮实践的基础上,通过修正相关参数,最终形成金源公司的天井中深孔成井工艺。

顾全大局、紧密团结是长征胜利的重要保证。伟大的长征精神，就是为整体的利益着想，严格遵守规章制度，紧密联系、团结友爱的精神。

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在天井底部使用YGZ-90钻机钻凿孔径为65 mm的5个垂直上向深孔,累计孔深27×5＝135 m,见图3;同段位导爆管非电雷管5发;不耦合装药用沙子850 kg;炸药消耗量250 kg,等分为105个药包,单个药包重量为2.3 kg;导爆索270 m;总扩帮方量175.5 m3;炸药单耗1.39 kg/m3;线装药密度1.85 kg/m。

爆破后获得了较好的爆破效果,天井壁上留下的残孔超过80%,基本达到了预期效果。

此次爆破,由于炸药单耗较大,爆下的岩块较为粉碎。

通常天井施工是普通法和吊罐法,前者施工组织难度较大,安全隐患较多,现已经很少使用。而吊罐法施工天井规格必须与吊罐规格接近,如果吊罐规格与天井断面相差较大,吊罐在天井中无法固定,从而无法安全施工。经过研究,尝试采用吊罐法反掘断面S＝2 m×2 m或者S＝1.8 m×2 m的天井30 m,然后将天井上下两端封闭施工深孔,采用中深孔爆破成井的工艺形成要求断面的天井。

混凝土构件在工厂预先加工生产完毕后运输到施工现场进行吊装，由于混凝土预制构件整体比较笨重，体积也较大，因此涉及构件的运输、堆放的管理具有一定的难度。大部分构件均采用预制构件现场装配，不可避免的要采用大量起重机械，由于起吊高度及重量均较大，再加上部分构件形状复杂，因此对吊装施工提出了非常高的要求。

图3 天井扩帮中深孔布置

图4 深孔成井炮孔布置

就1条27 m深的天井而言,若采用吊罐法扩帮,按照单循环进尺1.8 m计算,扩帮共需时间15 d;而采用深孔爆破扩帮方法,5个孔,按照1 m/10 min计算,累计需用25 h,装药时间0.5 d,合计1.5 d。由此可见,深孔爆破扩帮可大大地缩短工期。两种不同施工方法的材料消耗及费用对比见表2。

表2 27 m深的天井不同扩帮方法的材料消耗及费用对比

3 结 论

深孔成井工艺能在短时间内完成天井上掘,加快工程进度,降低施工成本,而且可以大大地提高工程施工的安全性,据统计,在金源公司的矿山扩建期间,采用深孔成井技术累计施工天井18条,为公司节约资金达180万元。

由于深孔成井工艺目的是为了形成符合要求的大规格天井,要求深孔施工时必须按照设计要求的位置进行施工,不能出现偏差。因此在设计、施工过程中必须严格要求。

[1]雷永顺.深孔一次成井技术探讨[J].甘肃冶金,2010,5(5): 13-17.

[2]蒋跃飞.盲天井深孔爆破一次成井掏槽方式试验研究[D].昆明:昆明理工大学,2006.

[3]谢国华.深孔爆破掘进法掘进天井技术的应用[J].冶金科技, 1978(11).

[4]刘鹏程.地下大直径深孔空气间隔装药结构探讨[J].矿业研究与开发,1994,14(4):24-27.

2012-03-15)

段二章(1982-),男,河南嵩县人,助理工程师,从事矿山技术工作,Email:408724059@qq.com。