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一次成井技术在北洺河铁矿的应用
2019-05-13
采用 7655型凿岩机进行浅孔凿岩施工切割天井一直是分段崩落采矿法常用方式,但 是劳动强度大、效率低,且没有安全保障。为了降低施工切割天井的劳动强度、保证生产作业安全, 根据北?河铁矿地质特点和技术条件,采用国产 8930型台车和 SIMBAH1354型中孔台车取代 7655型凿岩机进行中深孔凿岩和孔内分段爆破一次成井技术。经过大量现场试验验证,一次成井 技术缩短工期 4d,提高了劳动效率,取得平均崩落高度 8m以上的良好爆破效果,按照北?河铁矿 每年施工 15个切割天井计算,可节约 11.98万元,为矿山降本增效提供了有效的技术支持。一次 成井技术值得在全矿推广应用。
SeArpiarlilN. 2o0.16900 现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业 2019总年 第46月00第期 4 期 MODERN MINING 一 次 成 井 技 术 在 北 氵名 河 铁 矿 的 应 用 郑 鑫 玉 1 ꢀ 翁 胜 军 2 ꢀ 谢 明 星 2 1. 北 华 航 天 工 业 学 院 建 筑 工 程 系 ; 2. 五 矿 矿 业 控 股 有 限 公 司 ) ( ꢀ ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 采 用 7655 型 凿 岩 机 进 行 浅 孔 凿 岩 施 工 切 割 天 井 一 直 是 分 段 崩 落 采 矿 法 常 用 方 式 , 但 是 劳 动 强 度 大 、 效 率 低 , 且 没 有 安 全 保 障 。 为 了 降 低 施 工 切 割 天 井 的 劳 动 强 度 、 保 证 生 产 作 业 安 全 , 根 据 北 ? 河 铁 矿 地 质 特 点 和 技 术 条 件 , 采 用 国 产 8930 型 台 车 和 SIMBA H1354 型 中 孔 台 车 取 代 7 655 型 凿 岩 机 进 行 中 深 孔 凿 岩 和 孔 内 分 段 爆 破 一 次 成 井 技 术 。 经 过 大 量 现 场 试 验 验 证 , 一 次 成 井 技 术 缩 短 工 期 4 d, 提 高 了 劳 动 效 率 , 取 得 平 均 崩 落 高 度 8 m 以 上 的 良 好 爆 破 效 果 , 按 照 北 ? 河 铁 矿 每 年 施 工 15 个 切 割 天 井 计 算 , 可 节 约 11. 98 万 元 , 为 矿 山 降 本 增 效 提 供 了 有 效 的 技 术 支 持 。 一 次 成 井 技 术 值 得 在 全 矿 推 广 应 用 。 关 键 词 ꢀ 分 段 崩 落 采 矿 法 ꢀ 凿 岩 台 车 ꢀ 孔 内 分 段 ꢀ 一 次 成 井 DOI: 10. 3969 / j. issn. 16746082. 2019. 04. 020 Application of One Blasting Shaft Excavation Technique in Bei2minghe Iron Mine 1 2 Zheng Xinyu ꢀ Weng Shengjun ꢀ Xie Mingxing ( 1. Department of Structural Engineering, North China Institute of Aerospace Engineering; 2 . Minmetals Mining Holdings Co. , Ltd. ) Abstractꢀ The cutting shaft construction by shallow drilling based on 7655 drilling machine is the common method for sublevel caving mining operation, but the shortcomings such as high labor intensity, low efficiency are existed, beside that, the operation safety cannot be ensured. In order to reduce the labor intensity of the construction of cutting shaft and ensure operation safety, according to the geological char acteristics and technical conditions of Beiminghe Iron Mine, one blasting shaft excavation technique based on mediumlength drilling and hole segmented blasting by domestic 8920 drilling trolley and SIMBA H1354 mediumlength drilling trolley instead of 7655 drilling machine is proposed. By verification of field test results, the construction period is shortened by 4 days, the labor efficiency is improved, and average caving height is higher than 8 m by using the technique proposed in this paper. According to the calcula tion results of the construction of 15 cutting shafts of the mine, about 119 800 yuan can be saved. The technical support for the goal of reducing costs and increasing efficiency of the mine is provided. The one blasting shaft excavation technique is worth applying in the whole mine. Keywordsꢀ Sublevel caving mining method, Drilling trolley, Hole sublevel, Shaft excavation by once time ꢀ ꢀ 地 下 矿 山 早 前 通 常 采 用 手 持 风 动 凿 岩 机 施 工 切 面 , 利 用 掏 槽 孔 形 成 扩 大 的 爆 破 空 间 , 一 次 爆 破 成 井 , 作 业 安 全 系 数 高 , 劳 动 强 度 低 , 爆 破 效 果 好 。 李 楼 铁 矿 同 属 于 大 型 地 下 铁 矿 山 , 回 采 方 式 采 用 分 段 凿 岩 阶 段 空 场 嗣 后 充 填 法 , 施 工 切 割 天 井 一 直 交 由 外 委 队 伍 进 行 , 劳 动 效 率 低 , 生 产 成 本 高 。 为 了 适 应 公 司 降 本 增 效 的 要 求 , 外 委 施 工 队 撤 出 , 采 用 CS150D 型 潜 孔 钻 机 施 工 空 孔 和 掏 槽 孔 ( 炮 孔 孔 径 割 天 井 , 对 于 大 分 层 的 地 下 铁 矿 来 说 需 要 多 次 爆 破 才 能 形 成 , 不 仅 通 风 除 尘 困 难 , 而 且 面 临 着 巨 大 的 顶 板 安 全 隐 患 。 为 了 解 决 施 工 切 割 天 井 的 困 难 , 石 人 沟 铁 矿 采 用 与 平 巷 掘 进 相 似 的 方 式 , 以 空 孔 为 自 由 ꢀ ꢀ 郑 鑫 玉 ( 1989— ) , 男 , 助 教 , 硕 士 , 065000 河 北 省 廊 坊 市 广 阳 区 。 7 7 总 第 600 期 现 代 矿 业 2019 年 4 月 第 4 期 1 65 mm, 偏 斜 率 控 制 在 2% 以 内 ) 、 Simba1354 型 中 爆 破 时 , 以 4 个 102 mm 大 孔 径 空 孔 为 自 由 面 作 为 补 偿 空 间 , 5 个 76 mm 孔 将 爆 破 空 间 扩 大 至 1 000 mm × 1 000 mm 后 , 对 周 边 8 个 76 mm 孔 进 行 起 爆 , 形 成 切 割 天 井 , 布 孔 参 数 见 图 1。 孔 台 车 施 工 辅 助 孔 和 周 边 孔 ( 炮 孔 孔 径 100mm) 的 方 式 , 合 理 计 算 爆 破 参 数 , 取 得 了 良 好 的 爆 破 效 果 。 1 ꢀ 工 程 概 况 北 ? 河 铁 矿 位 于 邯 郸 市 武 安 市 西 侧 6 km 处 。 矿 床 为 接 触 交 代 型 磁 铁 矿 , 产 于 燕 山 期 闪 长 岩 与 奥 陶 纪 石 灰 岩 接 触 带 , 地 质 条 件 与 水 文 地 质 条 件 复 杂 。 采 用 分 段 崩 落 采 矿 法 , 分 段 高 度 为 15 m, 进 路 间 距 为 18 m, 巷 道 规 格 为 4. 4 m × 4. 1 m, 采 矿 设 计 规 模 为 180 万 t/ a。 切 割 天 井 设 计 高 度 一 般 为 11 m, 断 面 规 格 为 2m × 2m, 每 年 计 划 施 工 15 条 , 遇 特 殊 地 质 条 件 会 相 应 增 加 。 切 割 井 施 工 原 采 用 7655 型 风 动 凿 岩 机 掘 进 , 效 率 低 , 成 本 高 , 存 在 较 大 安 全 隐 患 。 因 此 , 采 用 一 次 成 井 技 术 势 在 必 行 。 2 ꢀ 技 术 方 案 设 计 图 1ꢀ 炮 孔 布 置 平 面 ( 单 位 : mm) 2 . 1ꢀ 凿 岩 设 备 2 . 2. 3ꢀ 分 段 高 度 和 装 药 结 构 采 用 国 产 8930 型 台 车 和 SIMBA H1354 型 台 车 掏 槽 孔 和 辅 助 孔 采 用 间 隔 耦 合 装 药 , 周 边 孔 采 进 行 炮 孔 施 工 , 钻 头 直 径 有 76 mm 和 98 mm, 可 以 形 成 直 径 80 mm 和 102 mm 炮 孔 。 考 虑 掏 槽 孔 爆 破 空 间 较 小 , 因 此 , 空 孔 采 用 98 mm 大 钻 头 施 工 , 其 余 装 药 孔 采 用 76 mm 小 钻 头 施 工 。 用 连 续 耦 合 装 药 。 爆 破 采 用 粘 性 粒 状 炸 药 , Charmec MC 605 DADJ267 型 装 药 台 车 装 药 , 装 药 线 密 度 为 5 kg / m。 根 据 经 验 , 当 补 偿 系 数 n < 0. 5 时 , 分 段 高 度 为 2 ~ 5 m, n = 0. 5 ~ 0. 7 时 , 分 段 高 度 为 5 ~ 8 m。 北 ? 河 铁 矿 围 岩 稳 固 性 较 差 , 按 照 补 偿 系 数 n < 0. 5 确 定 分 段 高 度 , 第 一 分 段 定 为 4. 5 m, 第 二 分 段 定 为 2 2 . 2ꢀ 爆 破 参 数 . 2. 1ꢀ 炮 孔 深 度 及 角 度 炮 孔 深 度 均 为 11 m, 按 照 90°施 工 。 . 2. 2ꢀ 炮 孔 间 距 5 m。 分 段 之 间 使 用 编 织 袋 充 当 填 塞 物 阻 隔 , 填 塞 物 2 2 的 长 度 严 格 控 制 在 500 mm, 防 止 出 现 殉 爆 或 装 药 长 度 过 短 的 情 况 。 孔 底 同 样 使 用 填 塞 物 充 填 密 实 , 防 止 顶 板 淋 水 将 炸 药 冲 出 炮 孔 。 分 段 装 药 结 构 见 图 . 2. 2. 1ꢀ 掏 槽 孔 与 空 孔 间 距 基 于 破 碎 范 围 理 论 , 掏 槽 孔 与 空 孔 间 距 计 算 公 式 为 2 。 L = ( 2 ~ 4) d + D/ 2 , 式 中 , L 为 掏 槽 孔 与 空 孔 间 距 , mm; D 为 空 孔 直 径 , 取 102 mm; d 为 装 药 孔 直 径 , 取 80 mm。 [ 1] 计 算 得 出 L = 211 ~ 422 mm 。 但 是 在 实 际 施 工 过 程 中 发 现 , 北 ? 河 铁 矿 顶 板 破 碎 严 重 , 即 使 采 用 最 大 间 距 也 易 出 现 透 孔 的 现 象 , 严 重 影 响 爆 破 效 果 。 经 过 多 次 施 工 和 爆 破 验 证 , 决 定 将 掏 槽 孔 与 空 孔 间 距 定 为 500 mm。 同 时 , 参 考 其 他 矿 山 的 设 计 , 选 用 4 个 空 孔 菱 形 布 置 , 在 增 加 爆 破 自 由 面 情 况 下 保 证 施 工 速 度 。 2 . 2. 2. 2ꢀ 辅 助 孔 和 周 边 孔 间 距 北 ? 河 铁 矿 切 割 天 井 设 计 尺 寸 有 限 , 受 掏 槽 孔 和 空 孔 间 距 增 大 影 响 , 参 照 类 似 矿 山 布 置 , 将 辅 助 孔 间 距 定 为 1 000 mm, 呈 正 方 形 与 空 孔 交 叉 布 置 。 周 边 孔 沿 切 割 天 井 四 周 均 匀 布 置 , 孔 间 距 为 1 000 mm。 图 2ꢀ 分 段 装 药 结 构 示 意 2 . 2. 4ꢀ 起 爆 方 式 和 起 爆 顺 序 掏 槽 孔 和 辅 助 孔 为 孔 内 分 段 爆 破 , 先 起 爆 下 部 7 8 ꢀ ꢀ 郑 鑫 玉 ꢀ 翁 胜 军 等 : 一 次 成 井 技 术 在 北 ? 河 铁 矿 的 应 用 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月 第 4 期 m 炸 药 , 再 起 爆 上 部 4. 5 m 炸 药 2] 。 采 用 半 秒 导 [ 部 为 2 段 、 3 段 , 上 部 为 5 段 、 6 段 , 对 角 炮 孔 段 别 一 致 ; 周 边 眼 为 7 段 、 8 段 、 9 段 、 10 段 , 整 体 爆 破 , 不 分 5 爆 管 雷 管 加 起 爆 弹 进 行 孔 底 起 爆 , 中 间 掏 心 孔 的 起 [ 3] , 起 爆 顺 序 见 图 3。 爆 顺 序 下 部 为 1 段 , 上 部 为 4 段 ; 辅 助 孔 起 爆 顺 序 下 层 图 3ꢀ 炮 孔 起 爆 顺 序 3 ꢀ 应 用 效 果 内 的 空 气 质 量 , 工 人 职 业 健 康 得 到 保 障 。 按 一 次 成 井 技 术 方 案 , 北 ? 河 铁 矿 先 后 进 行 了 ( 3) 施 工 周 期 短 。 一 次 成 井 技 术 方 案 施 工 炮 孔 耗 时 6 个 工 作 班 , 爆 破 作 业 耗 时 1 个 工 作 班 , 总 施 工 周 期 3 d, 比 原 方 案 缩 短 4 d, 大 大 提 高 了 作 业 效 率 。 ( 4) 施 工 成 本 低 。 原 方 案 每 个 切 割 井 施 工 成 本 为 17 640 元 , 一 次 成 井 技 术 方 案 总 成 本 为 9 650 元 , 节 约 7 990 元 。 如 果 按 照 每 年 施 工 15 个 切 割 井 计 算 , 可 节 约 11. 98 万 元 , 为 矿 山 降 本 增 效 提 供 了 有 效 多 次 切 割 井 爆 破 作 业 , 爆 破 后 井 壁 平 整 规 则 , 崩 落 高 度 均 达 到 顶 板 8 m 以 上 , 效 果 良 好 , 能 够 为 后 期 正 排 爆 破 提 供 足 够 自 由 面 , 见 图 4。 [ 5] 。 的 技 术 支 持 4 ꢀ 结 ꢀ 语 北 ? 河 铁 矿 结 合 自 身 地 质 条 件 , 大 胆 创 新 , 采 用 图 4ꢀ 一 次 爆 破 成 井 效 果 孔 内 分 段 一 次 成 井 技 术 使 切 割 天 井 施 工 方 案 得 到 优 化 , 降 低 了 劳 动 强 度 , 改 善 了 作 业 环 境 , 保 证 了 施 工 安 全 , 为 降 本 增 效 提 供 了 有 效 的 技 术 支 持 。 随 着 开 采 深 度 的 增 加 , 矿 石 分 布 不 集 中 现 象 逐 渐 明 显 , 北 ? 河 铁 矿 计 划 充 分 利 用 一 次 成 井 的 技 术 优 势 , 多 施 工 切 割 天 井 , 避 免 回 采 夹 在 矿 石 段 中 的 岩 石 , 不 仅 可 以 提 高 回 采 矿 石 品 位 , 还 能 够 减 少 炸 药 消 耗 , 降 低 生 产 成 本 。 一 次 成 井 技 术 具 有 较 好 的 推 广 应 用 价 值 。 北 ? 河 铁 矿 矿 床 岩 性 复 杂 , 在 矿 岩 接 触 带 、 闪 长 岩 、 灰 岩 、 含 黄 泥 夹 层 等 具 有 不 同 代 表 性 的 矿 体 部 位 均 进 行 了 一 次 成 井 爆 破 作 业 , 先 后 完 成 了 增 加 爆 破 分 段 段 数 、 严 格 控 制 中 间 爆 破 阻 断 长 度 以 及 固 定 切 割 井 爆 破 参 数 、 制 定 标 定 模 具 使 其 生 产 标 准 化 等 工 作 , 具 有 广 泛 参 考 意 义 。 同 原 切 割 井 施 工 技 术 比 较 , 具 有 显 著 优 势 : ( 1) 作 业 工 序 简 单 。 原 作 业 工 序 需 要 进 行 安 装 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 局 部 通 风 系 统 设 施 、 测 量 放 线 、 平 台 搭 设 、 掘 进 凿 岩 、 装 药 连 线 、 平 台 拆 除 、 爆 破 出 渣 7 道 工 序 , 一 次 成 井 技 术 方 案 只 需 要 中 孔 凿 岩 、 装 药 连 线 、 爆 破 出 矿 3 道 [ 1] ꢀ 李 延 飞 , 张 立 新 , 罗 文 冲 , 等 . 李 楼 铁 矿 一 次 爆 破 成 井 试 验 研 究 [ J] . 有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2015, 67( 6) : 7577. [ 2] ꢀ 路 燕 泽 , 李 成 合 , 许 长 新 , 等 . 一 次 成 井 技 术 在 石 人 沟 铁 矿 的 应 用 [ J] . 矿 业 工 程 , 2013, 11( 3) : 1920. 工 序 , 作 业 工 序 的 减 少 降 低 了 作 业 的 复 杂 性 和 工 人 的 劳 动 强 度 [ 4] 。 [ [ 3] ꢀ 张 云 鹏 . 爆 破 工 程 [ M] . 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 , 2011. 4] ꢀ 孙 明 志 . 黑 山 铁 矿 露 天 转 地 下 高 效 开 采 技 术 研 究 [ D] . 沈 阳 : 东 北 大 学 , 2014. ( 2) 作 业 环 境 得 到 改 善 , 安 全 性 提 高 。 7655 型 风 动 凿 岩 机 掘 进 施 工 产 生 粉 尘 量 较 大 , 施 工 作 业 区 域 窄 , 顶 板 检 撬 困 难 , 并 需 搭 建 高 空 作 业 平 台 , 不 利 于 安 全 生 产 。 一 次 成 井 技 术 方 案 使 用 中 孔 台 车 施 工 炮 孔 , 将 顶 板 危 险 因 素 降 到 最 低 , 并 且 提 高 了 作 业 区 [ 5] ꢀ 罗 ꢀ 佳 , 詹 ꢀ 进 , 林 卫 星 , 等 , 欧 任 泽 . 李 楼 铁 矿 切 割 天 井 形 成 方 案 试 验 研 究 [ J] . 有 色 金 属 : 矿 山 部 分 , 2016, 68( 2) : 6972. ( 收 稿 日 期 20190223ꢀ 责 任 编 辑 ꢀ 何 ꢀ 伟 ) 79
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