用深孔爆破法拆除井筒保护岩柱

鹿　魁

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)



用深孔爆破法拆除井筒保护岩柱

鹿魁

(南京梅山冶金发展有限公司矿业分公司)

摘要对梅山铁矿二期1#、2#主井延深施工时的井筒延深保护岩柱拆除方案进行了研究，认为深孔爆破拆除方案最佳，对该方案进行了详细分析，供类似矿山参考。

关键词井筒延深保护岩柱深孔爆破

梅山铁矿二期1#、2#主井延深施工时，为减少井筒施工与生产提升的相互干扰，保护延深工作面施工人员的安全，采用了预留保护岩柱、分段反掘下部井筒施工的延深方案。下部井筒掘砌及装配结束后，根据新中段水平投产需要，须快速、安全地拆除保护岩柱(现场称为揭岩帽)，以便贯通上下井筒，为提升设施降段下延创造条件，为此，本研究经综合分析比较，确定采用深孔爆破方案拆除保护岩柱。

1工程概况

梅山铁矿二期延深工程1#、2#主井由-447 m延深至-537 m，分别连通-447 m粗破碎水平、-464 m 措施水平、-490 m皮带转载水平和-537 m 平粉矿清理水平。井筒设计净断面φ5.5 m，混凝土井壁，浇筑厚度0.4 m，掘进断面φ6.3 m，岩石为碳酸盐化、黏土化、黑云母安山岩，岩石普氏系数6～10。-464 m 为主井延深施工措施水平，-464 m 以下井筒采用分段反掘施工工艺。井筒保护岩柱有原井底-447～-464 m措施水平硐室顶板，高约12.5 m。-447 m原井底设有钢结构粉矿斜溜槽，井筒延深施工时在-464 m措施水平设有封口平台。

2井筒保护岩柱拆除方案优选

井筒保护岩柱拆除首先采用先反掘小井，上下贯通后进行自上而下刷大与支护的施工工艺，为确保扩挖时不致堵塞，小井直径取1.8～2 m。反井掘进方法有普通法、吊罐法、深孔爆破法、爬罐法和钻井法5类。由于爬罐法和钻井法设备投资大、成本较高，在揭岩帽等短天井中较少采用。普通法掘进天井是将天井划分为岩石间和梯子间，人员通过梯子间进入工作面的凿岩平台，进行凿岩、装药、联线作业，掘进时，人员直接暴露于顶板岩石之下，安全性差。由于该法掘进速度慢、工效低、劳动强度大、通风差，安全事故多，目前除在短天井、特别是盲天井掘进作业时，仍有部分采用外，已逐步被其他方法取代。吊罐法掘进天井是用1个可升降的吊罐代替普通法的凿岩平台，同时又作为提升设备、工具、人员和爆破材料的容器，简化了施工工序，与普通法相比，无需搭设工作台、安全棚、梯子，减轻了工人劳动强度，改善了作业条件，吊罐上设有保护盖板，可在一定程度上保护作业人员的安全。但吊罐法反掘小井时，工作空间狭小，且是高空作业，作业人员经常受到掉石块、冒顶、淋水、粉尘和炮烟的危害，安全事故时有发生。深孔爆破法掘进天井是利用深孔钻机在天井断面范围内，首先沿天井全高自上而下或自下而上一次钻完全部平行炮孔，然后分段或一次爆破成井，掘进过程中，人员不进入天井内作业，作业安全、劳动强度低、作业条件好。为保证施工安全可靠，经综合比较，确定采用深孔爆破法[1-4]进行主井井筒揭岩帽小井反掘工作。

3深孔爆破拆除方案

3.1深孔爆破参数选择和布置3.1.1掏槽方式

深孔爆破的掏槽方式有平行大空孔掏槽与漏斗掏槽2类。平行大空孔掏槽以不装药的中心空孔为自由面，各掏槽孔向中心空孔爆破，形成掏槽空间，一次爆破进尺多，炸药单耗少，对围岩破坏小，为此，本研究采用平行大空孔掏槽方式。

3.1.2深孔直径

深孔直径主要取决于所选钻机类型、岩石难爆程度、天井断面尺寸等。由于空孔提供爆破自由面和补偿空间，因而宜采用较大的炮孔直径。根据主井岩帽工程、地质及设备状况，确定空孔直径127 mm，其余炮孔直径91 mm。

3.1.3掏槽孔与空孔间距

深孔间距取决于岩石性质、深孔直径、天井断面尺寸和掏槽方式。其中掏槽孔至补偿孔(空孔)的距离是决定炮孔间距的关键参数。本研究将掏槽孔至空孔的距离确定为0.4～0.45 m。

3.1.4炮孔数目与炮孔布置

根据岩帽小井规格、岩石性质及类似矿山经验，设计9个炮孔，其中空孔1个、掏槽孔4个、周边孔4个，炮孔布置见图1。

图1　炮孔布置示意(单位：mm)

3.1.5爆破分段高度

深孔爆破法掘进天井可采用全深度一次爆破或自下而上分段爆破方式。对于深度不大的天井，可采取全深度一次爆破方式，对于深度较大的天井，爆破时往往将整个天井分成若干个爆破分段，自下而上分次爆破。爆破分段高度大，可大大节省辅助作业时间，使工序更为简化。但分段高度过大，由于岩石的夹制性也大，特别是岩石坚韧难爆时，将严重影响爆破效果。在确定爆破分段高度时，须综合考虑岩石性质、天井断面尺寸、深孔直径、掏槽方式、炸药性质及天井下部储渣空间等因素。对于井筒揭岩帽工程，还须考虑爆破对井筒设备、设施震动、冲击影响以及岩帽下方接渣平台的承载能力,深孔爆破前，须对-464 m平台按照承载能力进行加固，并覆盖1.5 m以上厚度的岩渣作为缓冲层。根据矿山实际情况及类似矿山经验，主井岩帽小井设计选取爆破分段高度2～3 m，施工时，根据爆破情况适当调整。

3.2深孔钻孔施工

根据矿山设备状况，可采用风动潜孔钻机和地质钻机等设备施工深孔钻孔。风动潜孔钻机由下向上钻进，钻进速度快，易排岩粉，但钻孔偏斜率大。地质钻机由上向下钻进，钻孔偏斜率小，钻进速度慢。为尽可能缩短揭岩帽对主井提升的影响，采用YQ-100型风动潜孔钻机在-464 m措施水平由下向上钻进。炮孔钻通后须及时采取保护措施，避免上分层积水、岩渣等进入炮孔。

3.3装药及起爆

采用乳化铵油卷装炸药，连续装药结构。采用非电起爆系统，奥瑞凯系列长脚线毫秒非电雷管。为确保起爆的可靠性，采用双雷管起爆。各分段装药及起爆步骤如下：

(1)测孔。在-447 m水平利用尼龙绳绑扎长约0.2 m橡胶软管，通过钻孔下放至孔底，测量每孔深度，并标号记录。

(2)孔底堵塞。首先利用铁丝将2片木楔一并下放至孔底，然后用冲锤将木楔楔紧，并充填炮泥或砂子0.3～0.5 m。

(3)装药。取粉状铵油卷装炸药，每4只作为一捆绑扎，用麻绳将炸药捆串绑成长药柱，吊装入炮孔内，并使各炮孔的装药高度尽可能保持在同一水平。

(5)炮孔堵塞。装药后，在孔内用0.3～0.5 m的炮泥或砂子堵塞炮孔,堵塞时严禁石块下落炮孔和损伤导爆管。

(6)起爆。联线后，撤离爆破区人员、做好警戒后，利用脉冲起爆器进行远程起爆，起爆顺序见表1。

表1　起爆顺序

重复(1)～(6)，直至小井爆破贯通，最后1炮岩帽的预留高度应不小于1.8 m，可采取全孔装药，用编织袋装满粉矿覆盖孔口，起爆揭通小井。

4结语

采用深孔爆破法进行梅山铁矿二期1#、2#主井保护岩柱小井施工，实现了井筒保护岩柱的快速、安全拆除。实践证明，深孔爆破法应用于井筒延深保护岩柱拆除等短天井工程，具有施工安全可靠、作业条件好、劳动强度低等优点，实用性较强。

参考文献

[1]龙维祺.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[2]王世潭，何标庆，林世豪，等.中深孔爆破技术在洪峰矿巷道掘进中的应用[J].现代矿业，2016(1):61-62.

[3]邓涛，池恩安，张修玉.露天深孔爆破盲炮阐述原因事故树分析[J].现代矿业，2015(12)：144-145.

[4]余一松.岩石碎胀系数与深孔爆破补偿空间的关系[J].现代矿业，2015(12)：150-151.

(收稿日期2015-12-28)

鹿魁(1972—)，男，工程师，210041 江苏省南京市雨花台区西善桥。