郝寧波 張 奇 任文超 張善新

(山東金嶺礦業(yè)股份有限公司)

潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)在一次成井施工中的應(yīng)用

郝寧波 張 奇 任文超 張善新

(山東金嶺礦業(yè)股份有限公司)

山東金嶺礦業(yè)引進(jìn)新型HT150潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)進(jìn)行中深孔鑿巖，采用一次成井爆破工藝，解決了傳統(tǒng)高溜井施工方法效率低和不安全的問(wèn)題。分析總結(jié)了設(shè)備使用維護(hù)、工程施工應(yīng)用等方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，供類(lèi)似礦山參考。

鑿巖臺(tái)車(chē) 一次成井 中深孔鑿巖

山東金嶺礦業(yè)股份有限公司下轄召口、侯莊、鐵山3個(gè)地下采礦場(chǎng)，年產(chǎn)鐵礦石180余萬(wàn)t，主要采礦方法為分段鑿巖階段礦房法，輔以全面法、淺孔留礦法、膠結(jié)充填法，各采礦區(qū)自成體系，獨(dú)立作業(yè)。公司自1948年建礦以來(lái)，礦山溜井及切割上山，一直采用7655型鑿巖機(jī)淺孔鑿巖，分段爆破，鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸。隨著溜井高度的增加，需要反復(fù)架設(shè)平臺(tái)和梯子進(jìn)行鑿巖作業(yè)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，施工效率低，且施工人員暴露在頂板之下，高空墜落和物體打擊等安全隱患大，曾發(fā)生多起人身傷亡事故。為保證安全，2014年引進(jìn)了潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)，本文以山東金嶺礦業(yè)召口礦0#溜井施工為例，介紹其在溜井作業(yè)一次成井中的應(yīng)用。

1 HT150潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)[1-2]

1.1 HT150潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)性能參數(shù)

HT150潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)主要由履帶行走底盤(pán)和擺臂伸縮工作機(jī)構(gòu)兩大部分，行走采用液壓履帶式底盤(pán)為動(dòng)力，鑿巖采用液壓回轉(zhuǎn)、液壓推進(jìn)，氣動(dòng)沖擊的工作模式。設(shè)備最小外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)4.9 m×1.4 m×1.65 m，總重5 t；工作時(shí)配用鉆桿直徑89 mm，長(zhǎng)1 m；配用沖擊器鑿孔直徑為110～150 mm，鑿孔深度0～60 m；利用礦山現(xiàn)有的0.5 MPa壓風(fēng)系統(tǒng)作為沖擊動(dòng)力源；設(shè)計(jì)有開(kāi)孔扶正和鉆孔導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可有效保證鉆孔精度，偏差小于2%。

1.2 鑿巖作業(yè)

1.2.1 鑿巖臺(tái)車(chē)工作硐室

根據(jù)臺(tái)車(chē)外形尺寸，繪制其工作區(qū)域的最小邊界，最大限度減少硐室開(kāi)鑿施工量，如圖1所示。(結(jié)合臺(tái)車(chē)鉆臂滑架工作尺寸，硐室高度定為 3.2 m )

圖1 臺(tái)車(chē)工作硐室開(kāi)鑿平面(單位：mm)

1.2.2 鑿孔偏斜精度控制

影響鑿孔精度的因素主要有：①鉆臂滑架的找正與定位，通過(guò)鉆車(chē)的七聯(lián)閥控制鉆臂及推進(jìn)梁的俯仰、擺動(dòng)、伸縮,實(shí)現(xiàn)滑架找正，用滑架水準(zhǔn)儀或線墜靠尺進(jìn)行校準(zhǔn)，使滑架與溜井中心保持平行，該技術(shù)很大程度上取決于操作工人的技術(shù)水平和認(rèn)真程度，受人為因素影響較大；②推進(jìn)壓力，過(guò)大的推進(jìn)力和推進(jìn)速度會(huì)引起釬頭偏斜，尤其是在軟硬巖交界時(shí)，推進(jìn)力過(guò)大容易導(dǎo)致釬頭沿硬巖面滑入軟巖，造成較大的偏斜，因此在遇到硬巖時(shí)不要盲目加大推進(jìn)力，應(yīng)控制在正常推進(jìn)力的一半，緩慢通過(guò);③使用鉆桿導(dǎo)正套，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，每鉆進(jìn)20 m加裝一個(gè)導(dǎo)正套，可起到很好效果。

1.2.3 鑿孔效率控制

在巖石硬度不變以及設(shè)備無(wú)故障的前提下，壓風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓、風(fēng)量是影響鑿巖速度的主要因素。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，配用低氣壓沖擊器，系統(tǒng)風(fēng)壓控制在0.65～0.7 MPa，風(fēng)量不低于17 m3/min，鉆鑿巖石硬度f(wàn)=12，孔徑為120 mm的炮孔，鑿巖速度可達(dá)到4 m/h。如臺(tái)車(chē)選用高壓沖擊器，且配套井下中高壓移動(dòng)式壓風(fēng)機(jī)(壓力： 1.7 MPa，流量： 18 m/min)，可提高鑿巖效率，鑿巖速度可達(dá)到 8 m/h。因此，如井下巷道空間便于移動(dòng)式壓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸，應(yīng)選用高壓沖擊方案進(jìn)行作業(yè)。

2 一次成井施工工藝設(shè)計(jì)[3]

山東金嶺礦業(yè)召口礦施工段高為50 m的0#垂直溜井，開(kāi)鑿斷面為2.5 m×2.5 m。

2.1 炮孔平面布置

根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件模擬爆破及以往經(jīng)驗(yàn)，確定布孔方案為：鉆鑿空孔直徑150 mm，孔深50 m共施工5個(gè)；裝藥孔直徑120 mm，孔深50 m共施工12個(gè)，編號(hào)為1#～12#。如圖2所示。

圖2 炮孔布置(單位:mm)

2.2 裝 藥

采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)和不耦合裝藥方式，使用φ100 mm 的乳化炸藥藥卷，裝藥密度約 9 kg/m ，每次裝藥長(zhǎng)度為3.2～3.4 m，炸藥段上部用細(xì)沙填塞300～400 mm。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)(單位:mm)

2.3 起爆順序

炮孔起爆順序如圖2所示。采用復(fù)式網(wǎng)路，利用非電毫秒延時(shí)導(dǎo)爆管控制起爆間隔，中間掏槽孔間隔時(shí)間可取25 ms，周邊孔的間隔時(shí)間可取50 ms。起爆方式為導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索聯(lián)合起爆，每爆破4 m完成一個(gè)爆破循環(huán)。

3 應(yīng)用效果

采用潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)，配合一次成井工藝，先后打通了深度50 m的0#溜井和30 m 的5#溜井。實(shí)踐證明，應(yīng)用該臺(tái)車(chē)進(jìn)行一次成井施工，與原普通法相比，在安全性、經(jīng)濟(jì)性、施工效率、勞動(dòng)強(qiáng)度等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，如表1所示。

表1 應(yīng)用效果對(duì)比

4 結(jié) 語(yǔ)

HT150潛孔鑿巖臺(tái)車(chē)在山東金嶺礦業(yè)召口礦溜井施工中的成功應(yīng)用，為今后一次成井施工工藝奠定了良好的基礎(chǔ)。特別適用于傳統(tǒng)中小型礦山采礦方法的轉(zhuǎn)型升級(jí)，對(duì)促進(jìn)溜井施工作業(yè)的安全生產(chǎn)和降本增效具有重要意義，為類(lèi)似礦山提供了參考。

[1] 王運(yùn)敏.中國(guó)采礦設(shè)備手冊(cè)(下冊(cè))[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[2] 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].4版.北京：高等教育出版社，2001.

[3] 傅其信,唐政權(quán).淺談盲天井深孔一次爆破成井專用鑿巖設(shè)備的選用[J].有色金屬,1985(6):25-28.

2015-06-25)

郝寧波(1983—)，男，科長(zhǎng)，工程師，碩士，255081 山東省淄博市張店區(qū)中埠鎮(zhèn)。