潜孔凿岩台车在一次成井施工中的应用

郝宁波 张 奇 任文超 张善新

(山东金岭矿业股份有限公司)

潜孔凿岩台车在一次成井施工中的应用

郝宁波 张 奇 任文超 张善新

(山东金岭矿业股份有限公司)

山东金岭矿业引进新型HT150潜孔凿岩台车进行中深孔凿岩，采用一次成井爆破工艺，解决了传统高溜井施工方法效率低和不安全的问题。分析总结了设备使用维护、工程施工应用等方面的经验教训，供类似矿山参考。

凿岩台车 一次成井 中深孔凿岩

山东金岭矿业股份有限公司下辖召口、侯庄、铁山3个地下采矿场，年产铁矿石180余万t，主要采矿方法为分段凿岩阶段矿房法，辅以全面法、浅孔留矿法、胶结充填法，各采矿区自成体系，独立作业。公司自1948年建矿以来，矿山溜井及切割上山，一直采用7655型凿岩机浅孔凿岩，分段爆破，铲运机运输。随着溜井高度的增加，需要反复架设平台和梯子进行凿岩作业，工人劳动强度大，施工效率低，且施工人员暴露在顶板之下，高空坠落和物体打击等安全隐患大，曾发生多起人身伤亡事故。为保证安全，2014年引进了潜孔凿岩台车，本文以山东金岭矿业召口矿0#溜井施工为例，介绍其在溜井作业一次成井中的应用。

1 HT150潜孔凿岩台车[1-2]

1.1 HT150潜孔凿岩台车性能参数

HT150潜孔凿岩台车主要由履带行走底盘和摆臂伸缩工作机构两大部分，行走采用液压履带式底盘为动力，凿岩采用液压回转、液压推进，气动冲击的工作模式。设备最小外形尺寸(长×宽×高)4.9 m×1.4 m×1.65 m，总重5 t；工作时配用钻杆直径89 mm，长1 m；配用冲击器凿孔直径为110～150 mm，凿孔深度0～60 m；利用矿山现有的0.5 MPa压风系统作为冲击动力源；设计有开孔扶正和钻孔导向机构，可有效保证钻孔精度，偏差小于2%。

1.2 凿岩作业

1.2.1 凿岩台车工作硐室

根据台车外形尺寸，绘制其工作区域的最小边界，最大限度减少硐室开凿施工量，如图1所示。(结合台车钻臂滑架工作尺寸，硐室高度定为 3.2 m )

图1 台车工作硐室开凿平面(单位：mm)

1.2.2 凿孔偏斜精度控制

影响凿孔精度的因素主要有：①钻臂滑架的找正与定位，通过钻车的七联阀控制钻臂及推进梁的俯仰、摆动、伸缩,实现滑架找正，用滑架水准仪或线坠靠尺进行校准，使滑架与溜井中心保持平行，该技术很大程度上取决于操作工人的技术水平和认真程度，受人为因素影响较大；②推进压力，过大的推进力和推进速度会引起钎头偏斜，尤其是在软硬岩交界时，推进力过大容易导致钎头沿硬岩面滑入软岩，造成较大的偏斜，因此在遇到硬岩时不要盲目加大推进力，应控制在正常推进力的一半，缓慢通过;③使用钻杆导正套，根据实践经验，每钻进20 m加装一个导正套，可起到很好效果。

1.2.3 凿孔效率控制

在岩石硬度不变以及设备无故障的前提下，压风系统的风压、风量是影响凿岩速度的主要因素。经实践检验，配用低气压冲击器，系统风压控制在0.65～0.7 MPa，风量不低于17 m3/min，钻凿岩石硬度f=12，孔径为120 mm的炮孔，凿岩速度可达到4 m/h。如台车选用高压冲击器，且配套井下中高压移动式压风机(压力： 1.7 MPa，流量： 18 m/min)，可提高凿岩效率，凿岩速度可达到 8 m/h。因此，如井下巷道空间便于移动式压风机的转场运输，应选用高压冲击方案进行作业。

2 一次成井施工工艺设计[3]

山东金岭矿业召口矿施工段高为50 m的0#垂直溜井，开凿断面为2.5 m×2.5 m。

2.1 炮孔平面布置

根据计算机软件模拟爆破及以往经验，确定布孔方案为：钻凿空孔直径150 mm，孔深50 m共施工5个；装药孔直径120 mm，孔深50 m共施工12个，编号为1#～12#。如图2所示。

图2 炮孔布置(单位:mm)

2.2 装 药

采用连续装药结构和不耦合装药方式，使用φ100 mm 的乳化炸药药卷，装药密度约 9 kg/m ，每次装药长度为3.2～3.4 m，炸药段上部用细沙填塞300～400 mm。装药结构如图3所示。

图3 装药结构(单位:mm)

2.3 起爆顺序

炮孔起爆顺序如图2所示。采用复式网路，利用非电毫秒延时导爆管控制起爆间隔，中间掏槽孔间隔时间可取25 ms，周边孔的间隔时间可取50 ms。起爆方式为导爆管和导爆索联合起爆，每爆破4 m完成一个爆破循环。

3 应用效果

采用潜孔凿岩台车，配合一次成井工艺，先后打通了深度50 m的0#溜井和30 m 的5#溜井。实践证明，应用该台车进行一次成井施工，与原普通法相比，在安全性、经济性、施工效率、劳动强度等方面都具有明显优势，如表1所示。

表1 应用效果对比

4 结 语

HT150潜孔凿岩台车在山东金岭矿业召口矿溜井施工中的成功应用，为今后一次成井施工工艺奠定了良好的基础。特别适用于传统中小型矿山采矿方法的转型升级，对促进溜井施工作业的安全生产和降本增效具有重要意义，为类似矿山提供了参考。

[1] 王运敏.中国采矿设备手册(下册)[M].北京：科学出版社，2007.

[2] 邱宣怀. 机械设计[M].4版.北京：高等教育出版社，2001.

[3] 傅其信,唐政权.浅谈盲天井深孔一次爆破成井专用凿岩设备的选用[J].有色金属,1985(6):25-28.

2015-06-25)

郝宁波(1983—)，男，科长，工程师，硕士，255081 山东省淄博市张店区中埠镇。