佘伟
中煤第五建设有限公司第三工程处,江苏 徐州 221000
摘 要:某矿山已将新中段高度提高到90m，即新开拓中段为-385m至-300m水平，取消了-360m阶段运输巷道，减少了开拓工程量，在矿块垂高上增加了近30米，给回采过程的凿岩、爆破作业的带来了技术难度，首先面临的困难就是如何施工垂深75m的天井，由于可能产生较大偏斜率，而采用更换设备的方案或中孔钻机与深孔钻机分段凿岩爆破的方案均需花费较大的经济或时间代价，故采用原T-150钻机施工需对施工方案进行变更。
关键词:高阶段 ;天井 ;凿孔 ;爆破
天井在下向深孔空场嗣后充填采矿法中的意义相当于巷道掘进作业中的掏槽炮孔的意义一样重大，天井施工进度、质量和经济效益在整个矿房爆破作业中有着重要的作用，本研究高阶段天井深孔分段爆破的施工方案。
1工程概况
某铁矿矿岩稳固，水文地质条件简单，设计采用下向深孔空场嗣后充填采矿（VCR）法开采，该铁矿铁矿石品位最高TFe53.05%，一般TFe30～35%。普氏硬度系数：矿石f=12～15，岩石f=5～11。深孔凿岩设备采用T150深孔钻机施工，钻孔φ为165mm，较为合适的施工深度为50m以内，超过该深度则钻孔的垂直度及进度均大幅度降低。
根据目前阶段高度适应性及采矿设备的性能，矿山已将新中段高度提高到90m，即新开拓中段为-385m至-300m水平，取消了-360m阶段运输巷道，减少了开拓工程量，在矿块垂高上增加了近30米，给回采过程的凿岩、爆破作业的带来了技术难度，首先面临的困难就是如何施工垂深75m的天井，由于可能产生较大偏斜率，而采用更换设备的方案或中孔钻机与深孔钻机分段凿岩爆破的方案均需花费较大的经济或时间代价，故采用原T-150钻机施工需对施工方案进行变更。
2高阶段天井深孔爆破方案
2.1.1凿岩流程
①验收凿岩硐室规格，要求底板平整无浮渣、无铁器；②按设计布孔，并由底板投射到硐室顶板上，做好记号；③安装T-150型潜孔钻机对应好顶板记号；④凿岩；⑤验收炮孔的偏斜、深度、数量等指标。
2.1.2天井天井炮孔布置
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图1 天井炮孔布置图
天井垂高75.2m，采用T-150型潜孔钻机施工Φ165mm大孔，为保证天井施工爆破成功，天井设计为5*3m，以增大孔间距，防止穿孔。
先确定天井中心孔，然后围绕中心孔布置其余炮孔。确保炮孔的位置在断面内均匀布置。共布置15个孔。天井中布置一个中心孔，围绕中心布置6个掏槽孔，外围布置8个周边孔控制成井后的天井形状。天井为5*3m，面积11.7㎡，孔网参数：周边孔间距为1.5m，中心孔至掏槽孔间距为1.0m。大孔施工过程中控制成孔质量偏斜角度小于0.5°，如偏差太大需重新补孔。
2.1.3凿岩操作要点
①钻孔前每一个施工人员要熟悉所有钻孔方位、深度及地质情况；
②基础必须按照设计要求施工，钻机架竖立找正，钻孔角度调整好，上下支撑牢固，以防偏孔；
③凿孔作业人员必须依据设计图，按照测量人员给定的眼位进行凿孔。
④凿孔的倾角、孔深及倾向要符合设计要求。钻孔孔口位置误差应当小于100mm；钻孔倾角误差小于0.5°。在钻凿前钻机必须用放置为水平状态，用水平尺核验，滑架及钻杆从前后左右四个方向进行垂直度核验，发现偏差及时校正。
⑤开孔作业时采用低转速、低冲击、低推进开孔作业，开口2根钻杆后重新核验开孔角度，发现偏差及时纠偏。
2.2.1凿岩流程
①进场后检撬顶板，清理孔口杂物，铁丝、碎石；②运送火工材料至天井硐室；③准备吊孔材料，（水泥塞、14#铁丝、孔口竹竿），进行测孔；④吊孔；⑤复测孔底高度，高度无误后开始堵塞；⑥下放起爆药卷，每孔的第一次装药量控制在每孔总装药量的60%以内；⑦测每孔第一次装药后的药顶高度；⑧计算爆破高度，第二次装药，保证装药高度一致；⑨孔口堵塞；⑩把导爆管连接在导爆索上；⑾收集所有与导爆索连接好的导爆管尾部，并连接上起爆导爆管；⑿施工人员撤离；⒀敷设起爆网络至安全地带；⒁起爆。
2.2.2装药设计
每次分段爆破，先爆破掏槽孔，掏槽孔爆破段高为2.5m。分段爆破的总装药量为504kg，最大单响72Kg（两孔一段）。每次爆破崩渣量29.4m3，装药单耗为17.1kg/m3。每孔沿孔深布置敷设一根导爆索，采用毫秒延期导爆管，导爆管正向连接。每班的爆破次数根据现场通风情况以及下口补偿空间情况而定。炮孔装药结构图（图2）
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1--铁丝 2--导爆索 3--岩粉 4--药包 5--岩粉 6--水泥塞
图2 炮孔装药结构图
2.2.3装药注意事项
药卷直径保持在140mm，装药时药卷应与孔口成90°，避免碰到孔口使药卷变形，影响药卷在孔内的下落。装药人员一定要确认前一卷药下落到孔底后方可投放下一卷药。
2.2.4天井堵塞处理
经对比爆破效果后，爆破段高控制在2.5m。假如爆破段高不合理或装药量过大极易造成天井爆破分段部分井筒收缩，爆落物在收缩段挤死，使天井堵塞，需重新补孔后再爆破。
2.2.5孔口清理
爆破进场后，首先组织人员把爆破孔口反冲形成的碎石从孔口周围清理干净，如铁丝、碎石、竹篾。防止杂物落入孔内，影响爆破孔的选择，使爆破孔不能在天井断面内等距分布。
2.2.6测孔
在装药前，技术人员首先用测绳测出每个孔的孔底位置，根据各孔底位置确定每孔装药量。
技术人员一定要认真完成每一遍测孔工作，要记录详细、数据对比直观。每次分段爆破应测三遍，第一遍测孔在孔口清理之后，以掌握所有孔的情况，分析炮孔数据后，选择合理的爆破装药孔；第二遍测孔在完成炮孔下部堵塞工作后，检查堵塞的高度；第三遍测孔在每孔装入设计装药量的60%之后，对比其他炮孔装药高度，把所有炮孔装药高度统一在一个高度上。
三遍测孔应由同一人完成，中间不要换人。由于孔口反冲，会在孔口造成爆破漏斗，每人确定孔口的标准不一样，会直接影响其他测孔数据。
2.2.7连线
导爆管与起爆网络连接过程中作业人员要将导爆管的脚线位置拉紧且保持一定角度，最佳角度为20°～60°，其捆扎长度不得小于15cm，要求用力捆紧扎牢，严禁打结或随意连接。要统一、有序、且保持与传爆相同的方向。
2.2.8堵塞
天井爆破的孔底堵塞高度不应超过30~80cm，孔口堵塞在200～300cm，既不会在孔底形成喇叭口，也不会反冲孔口形成较大的爆破漏斗。
2.2.9破顶厚度选择
根据经验，把天井破顶厚度确定在5m较为合理。达到设计破顶厚度的关键是调整爆破高度和控制装药量。最终破顶厚度的预留要提前分次分段爆破开始调整。调整过程中要遵循“只减不加”的原则。
3 材料与设备
3.1 凿岩设备（见表1）
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火工材料消耗量为掘进75m天井的消耗量。
4 结论
（1）阐述了非煤地下矿山高中段天井深孔分段爆破成井技术设计、施工全过程，为工程设计及技术人员应用该技术提供了依据。
（2）施工方法简单，操作方便，减少了人力物力的投入，降低了工程成本。
（3）按该施工方法施工，具有施工工期短、质量好、成本低、施工作业安全性高、工序交叉作业少特点。
参考文献：
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