探矿坑道工作面破碎层凿岩防卡钎方法研究

王剑武

（武警黄金指挥部教导大队，湖北襄阳441002）

探矿坑道工作面破碎层凿岩防卡钎方法研究

王剑武*

（武警黄金指挥部教导大队，湖北襄阳441002）

主要介绍了在地质探矿坑道工作面破碎岩层中凿岩防止卡钎，顺利成孔的方法与技术措施，为快速通过破碎层，减轻劳动强度，减低工程成本，提高施工效率提供有益借鉴。

探矿坑道；破碎层；凿岩

1 问题的提出

多年来，我部野外地质探矿施工队在探矿坑道掘进施工过程中，由于以金为主的多金属成矿地质构造运动的固有特点和以石英岩代表的成矿岩层固有特性，经常要遇到大小不同的地质构造和多种岩层互换，其中，对采用常规的坑道掘进方法凿爆法施工影响最大是凿岩、爆破的效果和质量，因为，不同的地质构造和不同的岩层岩性，将决定着不同的凿岩、爆破技术方法的实施，这对于作为探矿坑道主要掘进工序的凿岩、爆破来讲极为重要。优质高效的凿岩、爆破效果，不但决定着坑道的施工速度、成本和质量，对坑道后期维护与安全也起着决定性作用，而凿岩效果从根本上决定着爆破效果。不同类型、大小的破碎构造存在，坑道凿岩不可避免的要在破碎岩层中进行，为此，解决好破碎层凿岩问题是实现坑道优质高效掘进的关键。

使用轻型风动凿岩机钻凿破碎岩层时，经常遇到的是卡钎问题，同时被卡钎具往往极不容易从炮眼中拔出，有时强行外拔耗用几个小时，才能拔出一根钎具，操作不当还可能损坏凿岩机，甚至有时根本拔不出，只能作报废处理。若遇到当班工作面上所钻凿的炮眼穿岩层全部是破碎层时，则逢打必卡、打一卡一，根本无法正常凿岩，这不但废工废时废料，还严重影响施工生产正常进行，对此，我们进行了专题研究，采取综合措施有效解决了破碎层凿岩卡钎关键性难题，取得了经验性成果，在我部得到了广泛应用。

2 卡钎机理研究

我部野外施工队大都使用轻型气腿式风动凿岩机凿岩，如YT23、YT24、YT27等型号，钎具常用外六方（对边22mm）中空碳素钢活动钎子和一字马蹄型钎头（Ø38mm～Ø42mm），钎头穿过破碎层，由于钎杆和钎头的不断敲击震动和回转，使已经凿出的炮眼壁内破碎松动的碎小岩块向炮眼中心移动汇集，也称掉块，由于钎杆外径比钎头外径小，从炮眼壁内掉落的岩块就卡在钎杆与钎头结合部周围，堵塞炮眼，湿式凿岩通常排粉压力不大，钎杆与炮眼壁间的环状间隙又小，岩块的阻挡使排粉不畅，连续钻凿炮眼，时间一长，被堵岩粉终将钎具卡住，钎具将无法回转及向外抽动，此属严重卡钎事故。即使强力吹洗炮眼，把炮眼内岩粉全部吹洗干净，钎具也无法外拔。由于碎小岩块被卡在钎头同钎杆连接部突肩处，一般的处理方法见效甚微，即便人力强行外拔，也只能把钎杆拔出，钎头仍留于炮眼内，此炮眼只好作废，这势必改变工作面的炮眼排列方案及爆破参数，严重影响装药爆破效果，打乱整个掘进工序。因此，必须有效解决破碎层凿岩卡钎问题。

3 防卡方法对策

坑道工作面前方要穿过的岩层情况，在未钻凿炮眼之前，永为未知，因此，为保证顺利凿岩，钻凿第一个炮眼时要密切注意炮眼中岩粉排出情况，及凿岩机工作情况，当发现排粉突然中断，同时伴有凿岩机工作不良，回转不平稳，此时应向外抽动钎具，观察是否有遇到破碎岩层的迹象，若有凿岩机回转和抽动阻力加大现象，应特别注意判明破碎岩层位置和破碎程度，如若凿岩机回转和抽动阻力增加不大，则表明岩石破碎程度不大，可继续凿岩，但应小心操作，不可盲目快速钻进，应减小凿岩机轴压。正确的操作方法是，气腿加压要小，给进要慢，水量要大，凿岩机回转要快，并来回串动钎杆以造成破碎掉块处岩石的重复破碎，尽量把掉入炮眼内的岩块破碎干净，待感觉凿岩机工作平稳，已经穿过破碎岩层后，方可开全风大打，正常凿岩。

但当凿岩机回转和抽动阻力增加较大以人力不能轻易活动钎具时，则表明岩石破碎严重，此时如若按上述方法处理不能凑效时，不能盲目蛮干，应科学判明具体情况，使用拔钎器并尽可能来回转动钎杆，尽快拔出钎杆，争取连同钎头一同拔出，否则，搁置时间越长越不易外拔，形成埋钻事故，装药爆破后钎具十之八九变形严重，成为废品。

当判明工作面已确实遇到破碎程度较大的岩层时，工作面余下的炮眼应更换以下专用组合钎具钻凿，将取得事半功倍的效果，防卡性能极佳（如图1、图2所示）。

图1 组合钎具

图2 钎套结构示意图（单位：mm）

在钎头与钎梢连接处，钎头突肩至钎杆增设一锥套，锥套内孔成六方形，尺寸略大于钎杆六边尺寸，同时在锥套中间部位向大头端三角对边对称成2°锥面，同钎杆锥紧，以锁定套环不致串动。若钎杆钎梢连接处锥度不合适可稍加修磨，这样的组合钎具完全可有效防止由于炮眼内岩石掉块卡住钎头造成卡钎事故，破碎岩块可顺着锥套外锥面被挤向眼壁周围空隙，顺利外拔钎具。同时，锥套并不改变原钎杆、钎头结构尺寸，通用性好，一旦遇到破碎岩层凿岩，即可装配使用，方便灵活，在施工生产实践中，经反复使用验证，效果极好，得到了施工人员普遍认可。

4 结论

经过深入细致地分析研究和反复实践论证，坑道工作面破碎层凿岩卡钎难题已得到圆满解决，所制专用组合钎具已在我部全面推广使用，有效保证了地质探矿坑道优质高效施工。但在具体工程中，应特别注意以下几点，以便取得更好效果。

（1）应密切观察工作面岩石变化情况，注意判明破碎岩层的位置和破碎程度，据此采取科学有效的、与之相适应的处理方法；

（2）凿岩时应精力集中，规范操作，防止盲目蛮干，弄巧成拙；

（3）尽可能安排技术熟练的凿岩工钻凿破碎层炮眼；

（4）使用专用组合钎具钻凿炮眼时，为保证炮眼装药顺畅，取得较好的爆破效果，掉入炮眼内的所有碎块岩石或虽未完全掉入炮眼但影响装药的探头石，都应破碎，为此，应来回串动组合钎具，使这些岩石重复破碎完全，用吹沙管送高压风吹出炮眼；

（5）当破碎岩层较厚、破碎程度很大时，最好采取浅眼多循环的作业方法穿过。

[1]陈际福，黄志强.掘进工程（第一分册）[M].北京:地质出版社, 1994.

[2]《机械设计手册》编委会.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,1983.

TD421

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1004-5716(2015)02-0183-02

2014-03-07

王剑武（1966-），男（汉族），河南洛阳人，副教授，现从事探矿工程与控制爆破工程的教学与研究工作。