M矿竖井施工一次成井技术的应用

侯正敏 韩鹏举

摘 要：M矿一期938m阶段竖井施工过程中，采用了多种施工方法，但均存在着施工安全风险高、进度缓慢等问题，本文分析了竖井施工时采用Simba1354凿岩台车一次成井工艺技术，并对其进行分析优化。

关键词：竖井施工；一次成井技术；安全风险

引言

M矿938m阶段依据矿体开采技术条件，采用垂直矿体走向布置进路方式。分段高度15米，进路间距18米，每4～5条进路构成1个矿块，每个矿块布置1条矿石溜井，每两个矿块布置1条岩石溜井。在矿体下盘布置1条脉外联络道，把进路、溜井和风井连接起来，作为出矿、通风、设备的联络通道。竖井井深132米，在工程建设过程中采用普通法，施工难度大、安全风险高，严重影响地下矿生产组织。

1 Simba1354凿岩台车竖井凿岩可行性分析

（1）Simba1354凿岩台车性能分析：台车配备顶锤式液压凿岩 机，可以钻凿直径51–89（102）mm的中深孔，自动接杆钻孔可达42米。俯仰、旋转、摆臂及平移滑台，准确平滑的定位。可施工上向炮孔和平行炮孔，环形炮孔施工时推进梁倾斜角度45度。M矿竖井施工采用上向垂直中深孔，孔深约12.6米，在设备性能上可以满足竖井施工。

（2）安全分析：该工艺中施工人员在平巷内操作凿岩台车施工上向倾斜、垂直炮孔，施工作业环境安全、并采用机械化作业、安全风险可控。

（3）类似施工实践：M矿早在1115m分段使用Simba1354凿岩台车首次进行无切割天井试验，并在1070m分段东部回采施工中得到应用，积累了一定理论实践经验。

2 台车施工竖井试验

2.1 试验要点

（1）井筒底部巷道顶板凿岩区域的修整，利于台车孔口精准凿岩。

（2）探测施工范围内的围岩等级、水文条件。

（3）探索适合M矿施工条件的，经济合理的孔网参数。

（4）在装药密度、结构，装药量、起爆方式等进行优化。

（5）作业效率、安全系数综合对比分析。

2.2 试验位置选择

（1）对成井井壁质量要求较低，井位可调整，对生产的影响可控。

（2）围岩、水文条件好。

（3）就近公辅设施原则。

结合M矿竖井施工和生产现状，选择在1#采区进风井1022m-1038m段试验。

2.3 竖井试验

2.3.1布孔设计

因采用一次成井爆破技术，必须使用大直径空孔作为补偿空间，首次在1038-1054段3#进风井试验，设计采用12个76mm直径的空孔代替，其余掏槽孔，辅助孔和周边孔由内而外布置，一次爆破成井。孔网参数为孔深12.6，倾角90°，掏槽孔边孔距0.05米，辅助孔间距0.3-0.6米，周边孔0.8米。

2.3.2设计改进

根据Simba1354台车的施工特点，施工边孔距0.05米难度大，将掏槽孔边距调整为0.1米。掏槽补偿空间将受到限制，设计先施工掏槽孔，先爆破作业，根据爆破效果再施工其它钻孔。

2.3.3爆破方案

掏槽孔爆破时，中心装1段、2段导爆管雷管、外围依次装2段导爆管雷管4个孔、3段导爆管雷管4个孔，采用孔底反向起爆。

2.3.4扩刷成井

掏槽爆破后渣石清理干净，再次使用台车进行全断面凿岩。

设计47个孔，其中扩刷成井29个孔，孔间距0.7米。采用半秒导爆管雷管连接导爆索传爆炮孔内散装膨化硝铵炸药。爆破后下部井口边缘明显无破碎，井筒竖直，筒壁光滑，井筒高度12.6米，与上部1054m贯通，达到设计要求。

2.4 试验改进

2.4.1布孔设计

在1022-1038段3#进风井改井试验，设计57个孔，掏槽孔、空孔边到孔边0.1米、辅助孔边到空孔边0.1米，周边孔0.25米至0.5米，孔底抵抗线0.6米，即装药孔设计为11.4米，不装药的空孔与上分层打透，即不裝药孔设计12.0米，8个不装药的空孔均匀布置在周围；本次掏槽设计不变，其余孔加密，孔间距加密为0.5米。

2.4.2爆破方案

掏槽孔爆破时，孔网参数不变，改变导爆管雷管段位。

中心装1段、3段导爆管雷管、外围依次装7段导爆管雷管4个孔、9段导爆管雷管4个孔，采用孔口正向起爆。

其它扩井孔采用半秒导爆管雷管连接导爆索传爆炮孔内散装膨化硝铵炸药。

2.4.3爆破效果

掏槽爆破后，下端孔口完好，孔口各个炮孔形状均较好，孔内约0.3m以上破碎，爆破直径约1米。经第二次扩井爆破后，1022-1038段3#进风井爆破达到设计要求。

3 台车施工竖井的应用与推广

总结分析M矿3#进风井1022-1054m段的试验参数及成果，根据938m～1070m天井施工进度，将凿岩台车中深孔施工竖井技术应用于1022-1054m段矿井11、1038-1070m段2#回风井、972-1038m段1#进风井竖井施工中，爆破后的成井均达到设计要求。

4 效益对比分析

4.1 安全效益

采用普通法施工竖井时，作业人员长时间暴露在井顶、壁下，面临顶板失稳造成顶板事故的风险；普通法作业环境差，易造成职业病；竖井分段高度达17米，凿岩、爆破作业人员均为高空作业；天井爆破后炮烟扩散缓慢，是炮烟中毒的主要诱因。

采用中深孔台车凿岩一次成井竖井作业时，全流程工序均在联络平巷内完成，直接避免了上述危害，从本质上降低了安全风险。

4.2 施工效率

采用普通法掘进竖井时，需要多次搭设平台、凿岩、爆破、出渣和通风的循环作业；

而采用中深孔凿岩台车凿岩，应用一次爆破成井技术施工竖井，使M矿938m阶段竖井施工周期缩短，为实现地下矿三级矿量平衡创造良好条件。

参考文献

[1]矿山采矿设计手册 井巷工程卷.《矿山采矿设计手册》编辑委员会.中国矿业大学出版社.2007：221-229

[2]爆破设计与施工.汪旭光.北京.冶金工业出版社.2016：195-308

作者简介：

侯正敏（1981.11）男，富蕴蒙库铁矿有限责任公司，采矿工程师。

韩鹏举（1988.09）男，富蕴蒙库铁矿有限责任公司，采矿助理工程师。