中深孔施工方式的改进与实践

张兴龙

(鲁中矿业有限公司小官庄铁矿， 山东 济南 271100)

0 引言

随着社会的快速发展，人们对矿产资源的需求逐渐增加[1]，很多矿山生产能力也在逐渐增加，但随着开采的逐渐进行，有些矿山逐渐进入开采的后期，可能会造成矿山的三级矿量失衡[2-3]，备采矿量不足对矿山的可持续发展不利，因此，亟需对矿山的开采工艺进行优化，以提高矿山的生产效率[4-5]。

小官庄铁矿为地下开采矿山，经过三十多年的开采，其二期工程已逐渐接近尾声，可开采的矿石储量也在逐渐减少。随着开采的逐渐进行，进入到2016年下半年，小官庄铁矿二工区三级矿量失衡，备采严重不足；大爆破效果一直不佳，大块率居高不下，二次爆破费时费力；大块堵塞放矿口的现象时有发生，处理起来既繁琐又危险；装药结构的不合理造成眉线破坏严重，直接影响后续大爆破的效果，导致恶性循环。

针对上述问题，通过对国内外类似矿山进行调研[6-9]，并对小官庄铁矿目前面临的问题进行调查和分析，引入了高精度中深孔凿岩台车，提出了对同一排孔选取不同的凿岩中心施工中深孔的方法，并对其可行性进行分析，然后将其应用于现场工程实践以提高中深孔凿岩效率，确保合理的装药结构，达到提高大爆破效果的目的，从而能够保证采区产量的正常衔接。

为了实现计算经济性，依据图纸将整个推力杆简化为5个部分，分别为推力杆主体、两个销轴模型及两个橡胶套模型，对结构做适当的简化，图纸中的圆角等不予考虑。由于推力杆中含有非线性力学特性的橡胶，为便于计算分析，根据推力杆的结构和受力状况，在建立有限元模型时，采用1/4模型，如图3所示。对橡胶采用C3D8H单元划分，对金属构件采用C3D8R单元和C3D4单元划分。

1 矿区面临问题分析

1.1 施工机具精度差

小官庄铁矿自采用无底柱分段崩落法以来，一直使用YGZ-90中深孔台架钻凿炮孔[10]。YGZ-90中深孔台架结构及操作简单，作业人员容易掌握操作方法，而且备件费用低，从而被地下矿山广泛应用。但它也有诸多弊端，比如施工精度差，钎头会沿着相对较软的岩石钻进，超过10 m的孔深位置与设计偏差较大；施工过程中剧烈的震动容易造成机具备件损耗，增加成本；同时作业环境差，原本通风较差的进路加上油水混合雾气和噪音，易给作业人员造成职业伤害。

2.2.2 黏性炸药效益

1.2 炮孔设计不合理

对于责任的两种不同含义的解读，尤其是对实质责任的强调，表明约纳斯实际上扩展了一般意义上的责任观。在比较了形式责任与实质责任之后，约纳斯指出，技术时代的道德事实，需要的正是这种实质责任和责任感，而非每一行动者对其行为负责的空洞的形式责任。[34]在这个意义上，约纳斯区分的实质责任正是“未来责任”。

DL210中深孔凿岩台车采用内燃机驱动、无轨轮胎式行走方式，具有机动灵活、移动方便的特点，所以对于采用3个凿岩中心施工中深孔的设计方案完全可以实现。根据小官庄铁矿边孔角经验值，采用49°的边孔角设计。根据采准进路宽度3.5 m的设计施工参数，并考虑DL210中深孔凿岩台车车体宽度，以及台车施工边孔角时摆臂距离进路两帮和拱角的距离，设计选用第二、三个凿岩中心距离巷道中心40 cm，根据现场实际施工过程中的测量，验证了该方案可行。

在此基础上给予统治者思维和行为上的引导，也就是“处下” “居后”，以此来达到规避或消解危机的理想状态。 例如：

图1 中深孔布孔方式

1.3 操作效率及生产效率低下

YGZ-90中深孔台架易操作，但是要达到完全熟练掌握操作要领的程度，则需要丰富的现场经验积累，比如“卡钎”，没有两三年工作经验的作业人员很难正确快速处理，加之新旧机具的操作方式差别，造成作业人员施工水平参差不齐，以致中深孔质量问题频发。如果这一道工序没有做好，对后续装药、放炮、出矿等将造成极大影响。

YGZ-90中深孔台架采用高压风驱动，钎头冲击矿岩动能不高，而且在软岩中凿岩容易“卡钳”，硬岩中容易造成钎头“停滞不前”。这种原因直接造成了中深孔台架施工效率低，尤其是当前工区面临备采矿量严重不足的情况下，给工区生产造成很大影响。

2 中深孔施工方案优化及可行性分析

2.1 中深孔施工方案优化

通过总结现行中深孔施工工艺的优缺点，提出采用进口的 DL210中深孔凿岩台车选取不同凿岩中心施工中深孔的方案。以往YGZ-90中深孔台架施工中深孔是以巷道中心为凿岩中线、沿进路走向布置中深孔台架，凿岩中心高度为1.2 m，施工一排呈放射状的扇形中深孔。采用进口DL210中深孔台车之后，以采场进路巷道中线为中心，分别左右各偏移40 cm，另外选取2个不同的位置布置中深孔凿岩中心，以3个中心施工呈放射状的类似扇形的中深孔，凿岩中心高度为 1.5 m。由于使用台车以后，凿岩中心高度有所改变，凿岩中心高度的变化势必会造成放矿口宽度减小。根据小官庄铁矿经验边孔角度，以及能够保证矿石自流的要求，设置边孔角度为49°，见表1。

表1 中深孔设计参数的对比

（1）液压驱动钎头的动能及钎杆扭矩大，凿岩冲击力较台架更大；

图2为中深孔设计参数改进前后的对比图，图3为开孔位置对比图，由图2和图3可以看出，除凿岩中心高度改变之外，放矿口宽度也有所改变，且在中深孔设计参数改进后，3号孔和4号孔之间的孔口间距明显变大。

图2 设计参数对比

图3 开孔位置对比

2.2 直接效益对比分析

由表1可知，中深孔爆破参数改进后，每排孔的总深度有所减少，按照每100 m进路计算直接效益，且直接效益分为凿岩效益和黏性炸药效益两部分来进行计算。

2.2.1 凿岩效益

按照崩矿步距 1.6 m、矿山与外包施工队结算的单价15元/m计算。

凿岩长度减少量为：100 m/1.6 m×1.8 m=112.5 m。

凿岩直接效益为：112.5 m×15元/m=1687.5元。

“盐垛斗虎”动作粗犷、幅度大，具有晃胯、扭腰、踢腿等动作，表演中的转身、走步、跃虎等动作均有一定的技巧性，伴奏采用民间打击乐，参与者动作要合上鼓点的节奏，具有较高的民族民间舞蹈研究价值。

（2）台车凿岩相比台架施工精度更高，可以数字化控制施工角度和倾角；

节约黏性炸药重量为：1 kg/dm3×（3.14×0.64 dm×0.64 dm）/4×1125 dm=361.7 kg。

7) 2—3状态转换。2—3状态转换是在0—2转换的前提下，由于0状态转换到2状态是FDU，因此2—3状态转换的概率为λS，λS出现的原因是该回路不容忍安全失效。

黏性炸药直接效益为：361.7 kg×6.5元/kg=2351元。

2.3 可行性分析

选取2015年3月—2016年3月2012、2013级护理学院护理本科生500人作为研究对象。每年级均为2个大班、10个小班。其中，2015年设为对照组（230人），2016年设为研究组（270人）。对照组学生中，男生24人，女生206人；年龄18～20岁，平均年龄为（19.4±0.4）岁，全日制本科200人，专升本30人；研究组学生中，男性32人，女性238人，年龄18～21岁，平均年龄（19.2±0.5）岁，全日制本科234人，专升本36人，两组学生的一般资料对比，差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

3 改进后效果分析

3.1 台车的使用效果

DL210中深孔凿岩台车采用液压驱动凿岩转动机构的方式，大大优于YGZ-90中深孔台架高压风驱动方式。

从表1中可以看出，通过对爆破参数进行改进，原方案每排需要施工炮孔深度为 119.8 m，改进后每排需施工炮孔深度为 118.0 m，因此，改进后的每排中深孔施工总深度有所减少。

黏性炸药密度按 1 kg/dm3计算，单价按 6.5元/kg计算，忽略不装药空孔长度。

由于凿岩机具的限制，小官庄铁矿目前使用的是扇形中深孔布孔方式（见图1），该方案已经比较成熟，但也存在一些弊端，比如在孔口位置炮孔过于集中，在凿岩过程中开孔极易打穿到相邻孔；孔口位置炮孔密集会造成此位置岩体破碎，使后续装药困难；孔口如果装药过多会造成眉线破坏严重，装药过少则容易造成大块率高等问题。

（3）台车的施工效率比台架的施工效率高；

（4）台车机械化程度高，操作人员易掌握施工要领；

（5）台车具备移动式操作台，作业人员施工更安全。

我能学有所成登上教书育人的讲台，是凭共产党、毛主席才翻身得解放，走到了这一步，也是我的老师们在我身上倾注血汗的结果。我教学后不久，父亲就提醒我去看望了我的小学启蒙老师李文治和初中班主任李连旭，去感谢他们对我的教育教诲。

3.2 经济效益分析

随着工程量的减少，通过对中深孔施工工艺进行改进，每施工100 m巷道可节约凿岩和黏性炸药的直接效益为4038.5元。

美国外科肿瘤学会(ACOSOG)的Z0011试验[8-9]是一项前瞻性的随机对照研究，结果表明肿瘤大小≤5 cm、转移的前哨淋巴结≤2枚，且接受保乳治疗及后续的全乳放疗的病人并不能从腋窝淋巴结清扫中获益。Z0011试验后续的10年随访结果显示，仅行前哨淋巴结活检的病人中在5～10年间仅有1例出现局部复发，行腋窝淋巴结清扫组则未出现局部复发，但10年无病生存率和10年总生存率并无明显差异。此结论仍支持此前符合入组条件的前哨淋巴结1～2枚阳性的乳腺癌患者可以不行腋窝淋巴结清扫的观点。

3.3 增大放矿口宽度及孔口距离

改进后设计的放矿口宽度增大了约20 cm，对于减少大块堵塞放矿口、使矿石提前流下有一定的作用。同时大的放矿口在保证矿石提前流下、防止废石提前混入及减少脊部残留方面有一定的作用。

孔口距离的增大避免了以往因孔口位置炮孔过于密集导致开孔位置易错孔的现象；还可以减少孔口位置炮孔密集造成此位置岩体破碎的情况，减小后续装药作业的施工难度；同时随着孔口孔距增大，装药密度减小，造成眉线破坏严重的情况也会大大减少。

4 结语

本文通过对小官庄铁矿在开采中存在的问题进行分析，小官庄铁矿目前存在施工机具精度差、炮孔设计不合理、作业人员操作效率较低和生产效率低等问题。对中深孔施工方案进行了优化，引入了高精度中深孔凿岩台车，提出了对同一排孔选取不同的凿岩中心进行中深孔施工的方法，并对改进方案的可行性进行了分析。工程实践表明，通过对中深孔施工工艺及参数进行改进后，现场眉线保护情况较好，且爆破质量得到显著提高，大块度明显减少，大块堵塞现象也有所减少，对矿山的安全、高效生产具有重要的作用，也可为其他类似矿山工程提供一定的借鉴。