山特维克DL-421深孔凿岩台车在大红山铁矿的应用

赵灵君 苏培海

（玉溪大红山矿业有限公司 云南玉溪 653405）

山特维克DL-421深孔凿岩台车在大红山铁矿的应用

赵灵君 苏培海

（玉溪大红山矿业有限公司 云南玉溪 653405）

大红山铁矿400万t/a二期采矿工程采用无底柱分段崩落法30m×20m的高分段结构参数，这在全世界矿业发展史上尚属首次。本文主要介绍了针对该采矿方法选择的山特维克DL-421深孔凿岩台车的凿岩参数选择。

山特维克DL-421凿岩台车；高分段大间距分段崩落法；多机芯凿岩；炸药单耗；装药密度

1 引言

大红山铁矿无底柱分段崩落法采用20m×20m的结构参数已经多年，技术成熟、先进，并且形成了丰富的开采经验，在国内类似矿山中起到了标杆作用。在现有成熟参数及经验的基础上，大红山铁矿不断创新和突破，并在400万t/a二期采矿工程370m、340m两个分段采用30m×20m的高分段无底柱分段崩落法结构参数，这在全世界尚属首次，且无经验可借鉴。

针对30m的高分段结构：①遇到的难题便是中深孔深度及凿岩难度的大幅度增加；②如何选择合适的凿岩设备及合理的凿岩参数决定着采区最终的爆破效果、出矿效率、贫化率的大小，故凿岩设备及凿岩参数的合理选取对矿体开采起到至关重要的作用。

2 高分段无底柱分段崩落法

大红山铁矿一期400万t/a井下采矿工程采用高分段、大间距无底柱分段崩落采矿法及先进的无轨采掘及装运设备，分段高度20m，进路间距20m，经过多年的生产实践，该结构参数的开采工艺已经很成熟，并取得了较好的回采效果。随着一期矿体的逐渐缩减，大红山铁矿已逐步进入二期400万t/a井下采矿工程的开采，为了更好的接替一期采矿工程，二期工程沿用了高分段、大间距无底柱分段崩落采矿法，并且将340m、370m两个分段高度提高至30m，至无底柱分段崩落法应用以来是独一无二的，这是大红山铁矿在多年经验及技术基础上的创新，同时也作为重点、难点工程进行攻关。

3 山特维克DL-421深孔凿岩台车性能

SandvikDL-421-15是一种电液控深孔凿岩台车，孔径范围89～127mm，孔深可达54m，大红山铁矿二期采矿工程深孔凿岩选取102mm直径。

4 台车凿岩参数试验比较及确定

4.1 凿岩台车地表试验

由于选用的山特维克DL-421凿岩台车是适应于二期采矿工程各分段采切工程的巷道规格，为确保台车能顺利到达工作面，首先在地表进行尺寸试机试验。

340m、370m分段凿岩进路规格为6×4.1m，形状为1/5拱高三心拱，根据此规格按照1：1的比例在地表制作了槽钢巷道拱架模型，在巷道模型下按凿岩机的凿岩特点和井下中深孔的施工要求进行试验，分别进行了凿岩设备凿岩中心左右移动距离，不同位置凿岩中心对巷道高度的要求、不同凿岩中心位置凿岩边孔角和整体移动凿岩设备位置等方式进行试验。

试验结果如下：

4.1.1 凿岩设备位于巷道中心位置的试验情况（方案一）

（1）凿岩中心位于设备正中心时，其作业时凿岩中心对应的巷道高度要求在4m以上，可以钻凿0°以上任意角度的钻孔。

（2）设备的凿岩中心从设备中心位置左右移动范围在0～1.5m之间，其中设备具备凿岩条件的范围是0～0.65m和1.05～1.5m两个区间；1.05m处设备凿岩时的巷道高度要求在4.3m以上，才能正常凿岩，距离在1.05m以上时巷道要求高度更高，因此在现有巷道尽寸上设备凿岩中心向左右移动1.05～1.5m是不可行的。凿岩中心向左右移动到0.65m处时刚好处于能否凿岩的临界值，为确保能顺利正常凿岩，选定试验位置在0.6m处.该处设备正常凿岩时的巷道高度必须在3.9m以上，凿岩边孔角必须在 60°以上（边孔角分别试验了 45°、50°、55°、60°等四个角度，其中45°不可以凿岩，50°可以凿岩、55°不可以凿岩，60°以上可以凿岩）。

4.1.2 凿岩设备在巷道中整体左右移动的试验情况（方案二）

（1）在巷道模型下，凿岩设备凿岩中心位于设备中心，其凿岩设备即能移动到，又能实现正常凿岩的范围是巷道中心左右各0-1.1m～1.15m。最大移动距离取值左右各1m。

（2）设备中心及凿岩中心移到距巷道中心1m的位置，凿岩机可钻凿任意角度的钻孔，设计巷道高度也能满足凿岩台车的正常凿岩高度，高度在4m以上。

试验结论：从两种凿岩机芯布置方式、设备的机械化程度、凿岩效率分析，方案一的施工艺较方案二简单，自动化程度高，不需要整机移动，大大缩短了工序间的衔接时间，施工同样的中深孔所用时间较方案二短，效率更高，故采用方案一的机芯布置方式。

4.2 凿岩台车深孔凿岩参数的确定

4.2.1 最小抵抗线

根据深孔直径D=102mm，计算得出最小抵抗线W，即排距。

W=（20～40）D=2.04～4.08m

根据二期采矿工程矿体普氏系数f=8-12，且参照一期采矿工程76mm孔径，1.8-2m的排距，暂取W=2.4m。

4.2.2 孔底距

孔底距a=mW（m=1.0～1.3）=2.4～3.12m，参照一期采矿工程孔底距，最终确定二期采矿工程孔底距为2.6～3m。

4.2.3 深孔布孔方式的确定

根据设备特性和钻臂与设备地梁的关系，当设备位于巷道中心时，选择大值0.6m机芯距，并根据深孔布置形式不同，最后得到以下几种布孔方式：

图1

此方案单排爆破面积S=599.93m2；总孔深L=326.88m；填塞长度L1=48m；装药长度L2=278.88m；102mm深孔按105mm直径计算得出深孔截面积S=0.00865m2；单排装药体积V=2.412312m3=2412312cm3；单位体积装药密度按一期经验值1.089g/cm3取值，总装药量=2627.007kg；单排爆破矿量=5759.32t；则得出方案三的炸药单耗=0.456kg/t；最大孔深39.56m（如图2）。

此方案单排爆破面积S=599.93m2；总孔深L=296.72m；填塞长度L1=42m；

图2

装药长度L2=254.72m；102mm深孔按105mm直径计算得出深孔截面积S=0.00865m2；单排装药体积V=2.203328m3=2203328cm3；

总装药量=2399.424kg；单排爆破矿量=5759.32t；则得出方案四的

炸药单耗=0.4166kg/t；最大孔深40.55m。

从单排总孔深、炸药单耗、最大孔深等因素进行综合比较，最后得出较为合理的方案四。在方案四的基础上进一步对布孔方式进行优化，加大深孔在巷道顶板处的孔口距，决定将方案中的最深孔布置于巷道中心处，即增加巷道中心的机芯，优化为三机芯凿岩，深孔总量、炸药单耗等参数均未变化，而孔口距更为合理，如图3。

图3 最终布孔参数标准图

5 山特维克DL-421凿岩台车的试机

大红山铁矿4台山特维克DL-421凿岩台车正常试机三个月以来已施工深孔70000m，台班效率达到6000m/月，钻进速度0.7m/min，每台用水量60L/min，经过逐渐的磨合，凿岩台车各项指标已经接近于设计理论值，为二期采矿工程的生产持续及备采提供了保障。

6 结束语

山特维克DL-421凿岩台车经过三个月的试机，不断在钻头、钻杆、钻进速度、水压、推进力等方面进行改进和更换，现已能满足正常生产及备采需要，并已按照不断计算和对比选取的凿岩参数施工，现二期采矿工程切割槽已经正常扩槽，预计2016年4月将进行进路正排爆破，后期将根据实际爆破效果和矿石回收率及贫化率对凿岩参数进一步优化和调整，不断创新高分段、大间距无底柱分段崩落法的应用，同时也为其他类似矿山提供依据。

TD40

A

1004-7344（2016）13-0181-02

2016-2-15

赵灵君（1987-）男，采矿助理工程师，本科，主要从事采矿生产技术管理工作。

苏培海（1984-）男，采矿助理工程师，本科，主要从事采矿生产技术管理工作。