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深孔分段爆破成井技術

2013-10-22 責任編輯:朱亮亮

完成時間:19791980

工程地點:新疆托里縣齊依球金礦區

完成單位:新疆地礦局第二區域地質調查大隊(原第五地質大隊)

項目主持人及參加人員:肖  純、覃明智、劉志章、刁保進

撰稿人:肖 

 

1   概述

淺井工程是地質找礦工作的重要手段和技術方法,它能直接地揭示地質構造、弄清礦體賦存狀況,能更準確地取得地質資料和成果,對提交成果和地質報告的質量起著重要作用。

新疆托里縣齊依球金礦是一個大型礦床,1979年被列為新疆地礦局重點詳查項目,要求三年完成。按地質設計書布置一批淺井工程,以弄清礦區淺部(15m以上部分)地質構造和礦體變化。該區干旱缺水,氣候惡劣,巖石為凝灰質砂巖、含礦石英脈等,致密堅硬;對這類堅硬的巖石,手工作業和電動鑿巖無能為力;內燃、風動鑿巖,所排出廢氣和產生的粉塵及機器噪聲,對作業人員身體健康有損害。在這種情況下,選擇利用現有的取樣鉆機,對淺井鉆孔,從地表一次把炮孔鉆成,然后再逐段進行爆破成井。通過論證和申請,“深孔分段爆破成井”被批準立項,列為新疆地礦局重點科技攻關項目,由第五地質大隊負責組織進行。

 

2   項目的主要內容

21爆破方案的選擇

本項目是應用QJD系列取樣鉆機代替鑿巖機或人工鉆孔,在預定的淺井部位,把炮孔一次打到底,然后分段進行爆破成井。

22爆破的技術關鍵

鉆孔與地面垂直且相互平行;合理的裝藥量;保證擴孔后孔徑達到120150mm;正確的填塞和起爆順序。

23技術的先進性與可行性

這項技術吸收了現代采礦技術的“深孔爆破一次成井新工藝”的深孔鉆孔方法,全井炮孔一次性鉆成,省時,省力,有利于安全。又考慮到小斷面不利于深孔爆破,而在爆破技術上采用了“淺孔多循環”作業法,分段進行爆破,逐段成井。這種方法適應小斷面(2m×2m以下)勘探淺井的特點。本著揚長避短,堅持先進性與現實性統一的原則,所采用的方法簡易可行,設備輕便,機動靈活,勞動強度低,技術上先進。與其他現有的掘進方法相比較,具有更大的機動性、適應性、安全性。

 

3   鉆孔與爆破成井技術設計

31地質條件

施工區地表為第四系洪積砂礫層,厚度在0515m之間,約為34級。礦層為褐鐵礦化石英脈破碎帶,厚薄不一,約為57級,含礦石英脈為89級;圍巖為凝灰質砂巖、綠泥石化凝灰質砂巖等,致密堅硬,為79級。淺井就是布置在破碎帶上穿入圍巖,以弄清巖礦產狀。

32鉆孔

321淺井斷面與炮孔位置

根據地質要求,淺井斷面選為14m×11m

在斷面的長軸中心線上,對稱布置兩個垂直鉆孔,孔距為0607m(見圖1),孔深為15m,即淺井的預定深度。

322鉆孔工作

(1)鉆孔工具:爭光10-1型取樣鉆機。

(2)鉆機安裝要求:修平地基,鉆架與地面要垂直,安裝時用水平尺嚴格校正。

(3)開孔:用大一級的鉆頭或肋骨鉆頭開孔,鉆完一管便可下孔口管,同時也把鉆具下人孔內,再在孔口管四周堵塞黏土和石子,并且用鋼釬尾砸實,用扳手轉動鉆具,使其不與孔口管碰撞為宜。

(4)鉆進:對不同地層,選用不同的鉆進方法。在地表礫石和土層中,使用肋骨合金鉆頭;在6級以下的巖層,如褐鐵礦化破碎帶,使用ф56mm和ф56mm的合金鉆頭鉆進;在79級巖層,如凝灰質砂巖、褐鐵礦化凝灰巖、綠泥石化凝灰質粉砂巖,主要使用表鑲單管ф46mm金剛石鉆頭鉆進。

33清孔、封孔與井口開挖

331  清孔

鉆孔結束后,需立即將提水筒用繩拴掛放人孔內,將殘存的沖洗液提出孔外,使鉆孔大體干燥、干凈。

332封孔

清孔后進行封孔。封孔方法是:

(1)填料:干燥黏土。

(2)方法:填料在下入孔內之前先用錘子砸碎(不要大塊或石子),以防堵在鉆孔中途。投填料時,可備一個漏斗(見圖2),使其慢慢下落。如發生堵孔,可用繩子拴一根鋼釬下人孔內,上下提動幾下便可。投入填料直到接近孔口位置,不必砸實。封孔工序很重要,應力求不出現空段,否則會影響爆破效率。

333挖掘井口

地表12m以內,大都是第四系洪積砂礫層,或風化巖石,此段地層松軟,可用人工在預定施工的部位挖掘成型,盡可能不放炮,這樣可使井口壁避免因強烈的爆炸沖擊波的直接破壞而坍塌,挖掘工作應到達穩定的巖層中,再進行爆破,在接近井口松軟巖層的段落爆破,也要適當控制炸藥量。

334掏孔

(1)工具:套筒、一字鋼釬、尖頭鋼釬和掏勺。

(2)操作方法:先把工作面清理干凈,找出鉆孔位置,用尖頭鋼釬把孔口碎石撬松、搗碎,然后下人套筒把碎渣、黏土撈出。所掏炮孔的深度,按照每次爆破需要確定。所掏的孔段必須把泥漿刮干凈。

34爆破設計

341爆破方案的確定

為了取得良好的爆破效果,在淺井施工中,使工作面獲得兩個以上的自由面,為爆硒成井創造條件。使兩個炮孔中的一個起著掏槽孔的作用,另一個孔則起著破碎巖石作用或在同一個爆破階段的上段爆破巖石,下段擴孔均可達到成井的目的。

342爆破參數

爆破參數見表1、表2

不同巖層的爆破參數也是不一樣的。因此,表1是在較堅硬地層條件下的數據,其中也包含經驗數據,但大體上是符合實際情況的。在施工淺井過程中,巖層情況也是在不斷變化的,所以裝藥量也應視巖石條件的變化而做一定的調整。其裝藥結構見圖3(略)

343爆破方法

(1)爆破材料與起爆方法:采用8號毫秒電雷管,2號巖石銨梯炸藥,電起爆法。

(2)平行爆破法:兩個炮孔同在一個階段上,當1號炮孔爆破后,可以創造一個新的自由面,為2號炮孔破碎所剩下的巖石創造條件。下端炮孔的擴孔藥包也隨即爆炸,完成擴孔目的。然后2號炮孔爆炸,推齊工作面,其下端炮孔也完成擴孔。

(3)梯段爆破法:兩個炮孔爆破時相差一個梯段,段高0607m,上段爆破巖石,下段擴孔,爆破后又創造一新的梯段。

有關提升、通風、支護等工序與地質素描、巖礦采樣工作,介于爆破作業之間進行,成井工作即告完成。

 

4   成井效果

1980年從組織試驗到生產應用所完成的淺井,井深138156m,斷面14m×11m,炮孔布置、爆破方法的選擇是合適的。在幾組爆破方法中,以梯段爆破效果為最好,爆破效率可達100%,井壁成型良好,略呈橢圓形,有的爆破因巖石變化,裝藥量掌握不準,出現一些超、欠挖現象,主要在兩種不同巖性結合部位發生,可利用風鎬略加整修,即可成型。深孔分段爆破成井技術是成功的,并達到以下目的:

(1)在淺井施工中,實現了鉆孔機械化,減輕了工人的體力勞動強度。由于在地表一次完成鉆孔工作,避免了井下鑿巖產生的粉塵給工人造成的危害,從而改善了井下的作業條件,有利于安全生產。

(2)在堅硬巖層中,采用了金剛石鉆進技術,比合金鉆進時效提高了34倍,提高了鉆進速度。

(3)開孔和終孔的孔距偏差小,孔深15m時,上下孔距差為5cm(斜率為033),達到了預期要求。

(4)在爆破技術上,突破了習慣使用的小孔密集排列,而采用大直徑、梯段爆破和平行爆破法,使擴孔和爆破同時進行,節約了重復進行爆破的時間,并以最少數量的炮孔達到了成井的目的。

(5)利用取樣鉆機作為鉆孔工具,比采用風動或電鉆鉆孔要經濟、實用、簡便,無需壓風、發電及柴油機等重型輔助設備,適于流動性較大的普查找礦工作使用,并且擴大了取樣鉆機的使用范圍。

總之,深孔分段爆破成井技術,在國內外是一項先進的成井工藝,這項技術在地質勘探小斷面淺井工程中應用,尚屬首次,它的應用成功,突破了以往淺井單一采用的“鑿巖爆破法”,使小斷面淺井(豎井)工程增添了一種具有特色的新技術方法。

 

5   項目的經濟效益和社會效益

51經濟效益

深孔分段爆破成井,不僅是工藝技術的改革,同時有很大的經濟效益。在掘進循環作業中,鉆孔時間比例較普通法有較大降低,在托里金礦區68級巖石中,單位進尺鉆孔時間比風鉆要減少27%,比手工作業要減少72%。采取機械提升,深孔爆破作業工效為036m(工·班),同樣條件下風鉆作業工效為019m(工·班),手工作業工效低于005m(工·班),單位成本,深孔爆破成井為92元/m。風鉆鑿巖為2117元/m,手工鉆孔為194元/m(不得超過7級巖石)

52社會效益

由于在地表一次性把炮孔鉆到預定井深,每次爆破之前,工人只需下井清理炮孔堵塞物,而不需要在井下鉆孔。因此,從根本上改善了施工的勞動條件,防止了井下鉆孔時的粉塵和噪聲對人體的危害,保護了工人的身體健康。

 

6   項目推廣應用

這項技術主要應用于地質普查或勘探小斷面淺井施工,也可用于其他部門同類小型工程的施工。

在新疆地礦局五大隊于1980年進行試驗應用后,六大隊于1982年進行了推廣,三大隊從1983年起在所有淺井工程中推廣應用,都大幅度提高了生產效率,充分發揮了取樣鉆機的作用。

摘自《中國典型爆破工程與技術》