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钻探施工在地下矿山砼浇灌中的应用与研究文忠云

发表时间：2021/7/26 来源：《基层建设》2021年第14期作者：文忠云

[导读] 矿产资源是矿山持续发展的基础，钻探施工在固体矿产勘查中占有举足轻重的地位，它是以达到地质找矿为目的设计

        云南锡业股份有限公司大屯锡矿云南个旧 661021
        摘要：矿产资源是矿山持续发展的基础，钻探施工在固体矿产勘查中占有举足轻重的地位，它是以达到地质找矿为目的设计，是探明矿产资源、估算矿产储量的重要依据，是进行矿产储量分析计算的第一手资料，同时，钻探也承载着排水孔、通风孔、空区勘探以及溜井疏通等临时特殊工程孔的施工，由于坑内各地区需要浇灌，混凝土原料必须供应各个地方，管道的过多铺设，增加成本，也增加了堵管的几率。基于此，本文主要对钻探施工在地下矿山混凝土浇灌中的应用与研究进行探讨。
        关键词：钻探施工；砼传输；砼浇灌传输方法；应用情况

        1前言
        开采地下矿床时，从地表向地下开掘一系列通达矿体的巷道，形成提升、运输、通风、排水和动力供应等系统，为全矿井、全阶段或若干采区服务的矿山井巷，称开拓巷道，如立井、盲立井、斜井、盲斜井、斜坡道、平硐、井底车场、石门、阶段运输巷道、主溜井和主充填井等。通常将提运矿石的井筒和平硐称作主要开拓巷道。
        2坑下砼浇灌运输方式的现状
        2.1砼浇灌的需求
        在矿山井巷建设中，平巷的混凝土浇灌几乎全部是人工劳动，强度大、工效低、料损多、工序繁琐。随着充填回采等高效采矿方法的推进，坑内许多地区需要浇灌，混凝土需要量与日俱增，混凝土运输成为一项很大的成本支出。
        2.2砼的运输方式
        砼基本输送形式有四种：砼输送泵；压风输送泵罐；矿车（无轨巷道是混凝土运输车）；人工输送。效率较好的是砼输送泵和车运送，坑内环境复杂，增加泥浆泵车运输成本，造成更多安全隐患，且易产生尾气污染环境，两者中更为实用的是采用砼输送泵高压泵送方式。
        2.3新的砼运输方法的提出
        目前坑内施工大多采用高压泵送、管道传输的方法至施工现场。管道几乎顺无轨巷道铺设，加之高压管道要求较高、价格较贵，过多的铺设增加生产成本、增加堵管的可能、造成管道损坏以及造成通道安全隐患等。因此提出一种方案，结合钻探施工坑内排水孔、通风孔、空区勘探以及溜井疏通等临时特殊工程孔的经验，能否将钻探施工应用在混凝土泵送管道的改进方面。
        3砼新传输方法的研究
        3.1理论思路
        取两点之间最短距离施工出一个大口径钻孔作为泵送混凝土通道使用，减少管道材料成本的使用，同时避免管道路线较长铺设，降低安全隐患。此种施工方法犹如：总目的是从山谷攀爬至山顶，道路一：盘山步行，费时费力，各项成本巨大；道路二：从山底直接乘绳索缆车到山顶，在距离、时间上都有较大优越性。
        3.2主要方法
        在坑内制备站和施工点间选择最短距离施工一个通道孔，再安装套管作为混凝土泵送通道。步骤分为：
        第一、根据需要，利用高精度测量仪器找出点位，拟定预设钻孔轨迹施工单；
        第二、选择施工方法（导向钻孔以及扩孔方法）；
        第三、在已施工钻孔周围500mm处施工第二个钻孔，作为通讯孔或者预备孔；
        第四、扩孔完成，下入套管，可直接连接高压管道进行泵送。
        4新传输方法施工过程简要
        4.1施工方法选用
        以天井钻施工方法为启发，可以采用直径91mm钻头正向施工至预定位置，再使用大孔径反向扩孔或者正向扩孔的方法，将直径91mm的钻孔扩大至150mm。
        4.2施工设备的选用：为了保证钻孔施工的准确性，选用综合能力较强的钻机（如XY-44型）钻机施工，因为此钻机重量适中，稳定性好，立轴可以使用直径91mm的钻杆作为机上钻杆，晃动空间小，降低了钻杆偏摆、钻孔偏斜的可能，能更大限度保证钻孔按预期轨迹施工。
        4.3施工中注意事项
        4.3.1开孔定位
        开孔时，应严格钻机的安装程序，方位、倾角必须尽量减小误差，应使用高精度仪器定位（光纤陀螺测斜仪配合水平尺以及罗盘等）进行多次校验，以保证钻机安装的准确性。施工中，要求钻机操作人员严格控制钻进参数，遵守相应的操作规程，严禁高转速，大压力，防止钻孔跑偏。
        4.3.2预备孔施工
        在第一个通道孔扩孔完成后，根据现场情况，以第一个钻孔为圆心，以50cm为半径的范围内，按照同样的方式施工一个同样孔径的钻孔，在今后使用过程中，若出现堵管情况时，可以作为备用孔使用，正常使用时亦可以作为通讯孔穿通讯线线使用。
        4.3.3钻孔投入使用
        钻孔施工完成后，孔径是150mm，为了方便使用，达到最大效率，选用钢材质量较好的140mm套管下入孔内，能有效隔开通道孔内的掉块浮石，套管和钻孔之间空隙较小，降低了套管因震动造成的磨损，能承受高压泵的大压力，再将套管直接连接混凝土高压泵，作为泵送管道使用。

        图一：钻孔施工平面图                                    图二：钻孔施工剖面图

        图三：不施工钻孔情况下铺设砼传输管道轨迹
        5新旧施工方法的优劣对比
        5.1优点对比
        通道孔施工完下入套管使用，能大幅度减少泵送管道的铺设，节约人工、材料和泵送动力成本；有效降低了泵送管道堵管的情况，堵管的现象得到大幅度改善；施工的钻孔埋藏于地下，泵送管道下入钻孔内，不暴露于无轨巷道车辆运行的地方，有效避免管道被过往车辆损坏；提高生产效率，单位时间内能泵送更多的混凝土；泵送管道不在巷道内，规避了管道铺设在无轨巷道内，对人、车安全运行造成的隐患。
        5.2缺点对比
        遇到堵管情况，不可直接拆卸疏通，需使用钻机带小型号钻头，处理稍显复杂；开孔时，施工单需严格核实两点的实际情况（需用经纬仪等量取测点），开孔时定位需十分严谨，方位、顶角误差应控制在1度之内，程序较多。
        6结语
        综合分析，高压泵送经钻孔通道运输混凝土的方法能大幅度降低人工、材料以及泵送动力等成本，降低堵管情况，且不易被损坏，有效降低巷道内的安全风险。虽然在施工工序和处理事故时较复杂，然而在使用过程中加大监测力度，每次使用后，及时清理残留混凝土，保持管内清洁，亦可有效避免堵管情况。目前此类方法在我矿已经广泛应用于回采充填、锚喷支护等混凝土运输浇筑工程，且效果十分显著。