立井硬岩掘砌快速施工实践探讨

史小龙　王军

摘要：由于大部分铁矿水文地质条件比同类煤矿复杂，立井井筒掘砌指标一直没有达到煤矿先进水平。司家营矿区基岩段平均掘砌速度只有60m/月，而某主井通过优良的设备选型、合理的穿孔爆破、科学的施工组织，基岩段成井速度连续三个月超100m/月，最高纪录120m/月。文章以司家营矿区该主井为例，对其硬岩掘砌快速施工实践进行了探讨。

关键词：铁矿；立井硬岩掘砌；快速施工；掘砌速度；掘砌指标 文献标识码：A

中图分类号：TD235 文章编号：1009-2374（2015）16-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.080

司家营矿区共有立井30多条，其基岩段平均掘砌速度仅有60m/月。其矿区南区某主井基岩段掘砌经优化改进后，井筒掘砌进度可达到120m/月，打破了司家营矿区的最高纪录。该井采用的设备比较先进，炸药选择合理，维修和施工组织到位。

为提高硬岩立井掘砌速度，给司家营矿区后续的井筒建设提供参照。选择在司家营矿区某主井进行实验，通过不断实践改进，基岩段连续三个月成井速度超100m/月，最高纪录120m/月。远远超过司家营矿区平均60m/月的成井速度。

1 地质概况

该主井位于河北省滦南县境内，井筒深度1141.5m，井筒荒径7.4m，净直径6.5m，基岩段基本为混合花岗岩：浅灰色，中-粗粒变晶结构，块状构造，主要矿物成份长石，石英，云母，属坚硬岩，岩芯呈长柱状，完整，锤击声脆，裂隙发育，充填钙质，绿泥石，岩石普氏硬度系数f最高可达18，极其坚硬。

2 设备选型

2.1 井架

该井采用V型井架，该井架四面具有相同的稳定性，天轮及地面提绞设备可以在井架四周布置，具有较大的天轮平台，满足多种凿井设备的吊挂，基础顶面至卸矸台的高度高，便于安设溜矸槽及用汽车运矸，也便于伞形钻架、挖机等设备进出井筒，有较强井架的承载能力。

2.2 绞车、稳车

两侧均配备JKZ-3.6×3型绞车大直径滚筒绞车，最大提升速度达7.18m/s，配套5m3吊桶进行装岩出矸，每班配备经验丰富的主、副绞车司机各一名，提升运输能力充足，满足装岩出矸的需要。吊盘采用5根钢丝绳悬吊，配备5台相同型号JZ-25/1300型稳车，保证了吊盘提升、降落的同步，大大缩短了每次起落吊盘的时间。

2.3 抓岩机

配备HZ-6型中心回转抓岩机两台，0.6m3和0.4m3容积抓斗各一个，采用5m3吊桶，抓岩机直接固定在吊盘下方，平时随吊盘起落，放炮时无需单独提放，简化了工序的准备时间。

2.4 伞形钻架

伞形钻架具有机械化程度高，操作灵活，打眼眼位和角度好控制、质量高，有利于推行大直径深孔光面爆破，安全可靠，劳动强度低等优点；该井使用SJZ6.7伞形钻架，配6台YGZ-70凿岩机，使用25×5000mm六角中空合金钢钎，Φ55mm十字型合金钻头，钻眼深度4.5m，实行大直径深孔光面爆破，以达到一掘一砌的正规循环作业。

2.5 整体金属模板

采用MJY型单缝液压整体下行刃脚金属模板砌壁，模板由直模和刃脚两部分构成整体（采用螺栓连接），模板配操作脚手架和翻转挤压式受灰合茬窗口，由地面稳车悬吊，模板有效段高4.0m。

3 穿孔爆破

3.1 炸药的选择

针对岩石硬度大的特点，使用T220高威力水胶炸药，其主要技术参数为：直径Φ45mm、炸药密度1.2～1.3g/cm3、每卷药重0.65kg、药卷长350mm的防水药卷；为了满足中深孔的起爆，选用6m长脚线，1、3、5、7、9段半秒及秒延期导爆管雷管爆破。采用大直径光面、光底、弱震、弱冲深孔爆破技术，反向连续

装药。

据了解别的井采用的是直径为Φ32mm或Φ35mm的水胶炸药。相对于Φ32mm或Φ35mm的水胶炸药，Φ45mm的水胶炸药威力更大，同时炮眼个数减少，缩短了打眼和装药的时间。

3.2 炮眼深度

正常情况下炮眼深度为4.5m，取炮眼利用率0.89，则L=4.5×0.89≈4.0m。

3.3 炮眼布置

共钻眼7圈，炮眼118个，炮眼总长度532.6m，总装药量395.2kg。基岩段爆破参数见表1，预期爆破效果见表2。

掏槽眼：掏槽眼圈径Φ1.6m，直眼，眼8个，眼间距626mm，眼深均为4.7m，每眼装药9卷，装药系数0.7，炮泥封堵长度600mm，采用1段半秒延期导爆管雷管爆破。

辅助眼：分3级布置，级间距为550～700mm，一级辅助眼16个，圈径Φ3.0m，眼距585mm，直眼，每眼装药6卷，装药系数0.47；二级辅助眼24个，圈径Φ4.2m，眼距548mm，直眼，每眼装药5卷，装药系数0.39；三级辅助眼32个，圈径Φ5.92m，眼距580mm，直眼，每眼装药4卷，装药系数0.31；均间隔不耦合装药，封泥长度不少于300mm，采用3、5、7段秒延期导爆管雷管爆破。

周边眼：共40个，按光爆要求布置，圈径Φ7.3m，眼距569mm，深度均为4.5m，外插0.6°角，眼口距设计轮廓线50mm，眼底落在设计轮廓线上，最小抵抗线为500mm，每眼装药3卷，间隔不耦合装药，封泥长度不少于300mm，采用9段秒延期导爆管雷管爆破。

此主井采用Φ45mm的水胶炸药，每次爆破基本都能达到4m，正好一模段高，不用再进行2次爆破，缩短了爆破时间。

4 装岩出矸

（1）采用2台HZ-6型中心回转抓岩机为主要装岩设备，分别配0.6m3和0.4m3抓斗，进行抓岩装矸。主副提均采用5m3吊桶进行提升，以配套装岩速度。出矸效率最高350m3/班，正常出矸300m3/班，井口座钩翻矸，ZL50装载机排矸，专门自卸汽车运输车队拉运矸石；（2）在采用抓岩机出矸的立井施工中，清底工序一直是耗费时间长、占用人力大的一项工作。该实践中通过改良，采用MWY6/0.2型电动小挖机下井清底。即在装岩出矸阶段，挖机不下井，采用中心回转抓岩机装岩。清底阶段，抓岩机停止工作，采用电动挖机下井清底。通过使用电动挖机每次清底时间轻松控制在1h之内，相较原来抓岩机清底2h减少一倍工作时间，工作面只需挖机司机1名，掘进工2人辅助即可完成清底工作，而且清底效果比抓岩机也得到大幅度提升，为下一步钻眼放炮提供了有利条件。

5 结语

在该主井快速掘砌施工的实践中，通过合理配套设备，满足了井筒掘砌设备的需要，优化该地区硬岩爆破参数，使大直径深孔光面爆破取得了良好效果，改善了装岩出矸方式，缩短了工序循环时间，合理进行劳动组织，提高了劳动人员的专业性和生产积极性，从而实现了立井硬岩掘砌的快速施工，为司家营矿区后续立井井筒施工提供了有效的参照。

参考文献

[1] 庄建安.我国竖井掘进机械化的概况和发展[J].矿业研究与开发，1986，（4）.

[2] 于宝前.河北钢铁集团矿业有限公司司家营矿区采选工程初步设计说明书[S].2013.

[3] 刘戌晨，何幸福.河北钢铁集团矿业有限公司司家营矿区1号、3号主井工程勘察报告[R].2012.

作者简介：史小龙（1985-），男，河北唐山人，河北钢铁集团矿业公司助理工程师，研究方向：矿山；王军

（1965-），男，河北唐山人，供职于河北钢铁集团矿业公司，正高职称，研究方向：矿山。

（责任编辑：王 波）endprint