深孔分段爆破天、溜井施工工法.doc
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1、 企 业 级 工 法 申 报 表(2009年度) 工法名称:深孔分段爆破天、溜井施工工法申报单位:华冶资源安徽分公司 推荐单位:华冶资源安徽分公司申报时间:二00九年六月五日 工法名称深孔分段爆破天、溜井施工工法主要完成单 位1、华冶资源安徽分公司 2、 3、通讯地址安徽省霍邱县范桥乡草楼铁矿邮 编237474联 系 人张生良电 话15256408318主要完成人姓 名职 务职 称工 作 单 位马维清经理高级工程师华冶资源安徽分公司张生良副经理高级工程师华冶资源安徽分公司路文智总工程师工程师华冶资源安徽分公司吴宝峰工程部长助理工程师华冶资源安徽分公司 乔冠中采矿技术员华冶资源安徽分公司 工法应
2、用的工程名称及时间1、 草楼铁矿-179m中段18P溜井2009年4月2、 草楼铁矿-179m中段26P溜井2009年5月3、 草楼铁矿-179m中段15P溜井2009年5月工法关键技术名称、组织审定的单位和时间深孔分段爆破天、溜井施工华冶资源安徽分公司2009年5月组织审定工法关键技术获科技成果奖励的情况该项目关键技术荣获华冶资源公司2008年度科技进步成果二等奖原工法名称、完成单位、国家级工法批准文号及工法编号(重新申报项目填写此栏)工法内容简述:将垂直深孔落矿阶段矿房法(即V.C.R法)的掏槽经验推广应用在天、溜井施工中。即采用(T-150型)深孔凿岩设备,在设计的断面内钻好天、溜井内的
3、全部平行炮孔,分段爆破成井达到设计要求。首先在天、溜井上口位置,开凿天、溜井凿岩硐室,硐室宽4m,深4.1m,高3.5m。硐室开凿完成后按设计布孔,布孔力求炮孔的位置在断面内分布均匀,孔间距要相等。安装T-150大孔钻机开始钻孔。要求凿岩硐室底板尽量平整,且底板无浮渣。以保证钻机在开孔时能准确定位,在设计位置凿孔。待全部钻孔按设计钻凿完成后,验收钻孔,检测每孔的偏斜率、深度、炮孔数量,不符合要求的钻孔要重新钻孔,以保证爆破后天、溜井的规格成型。每次分段爆破,爆破段高为3m,分段爆破的总装药量360kg,最大单响45kg,设计每次爆破崩渣量15m3。每孔沿孔深敷设一根导爆索,采用非电毫秒微差导爆
4、管,导爆管连结必须正向连结。爆破时采用自下而上的起爆顺序,掏槽孔间隔时间25ms50ms,周边孔的间隔时间取150ms以上为宜。采用起爆器500m脚线毫秒导爆管导爆索起爆方式。关键技术及保密点(如有专利权,请注名专利号):1、溜井布孔参数溜井井中布置一个中心孔,围绕中心孔布置4个掏槽孔,外围的八个孔为周边孔,控制成井后的井筒形状,2个措施孔。溜井直径2.5m,面积4.91m2,孔网参数:周边孔间距为1m,中心孔至掏槽孔间距为0.71m。2、爆破参数 爆破段高为3m,分段爆破的总装药量360kg,最大单响45kg。爆破采用非电毫秒微差导爆管,掏槽孔间隔时间25ms50ms,周边孔的间隔时间取15
5、0ms以上为宜。技术水平和技术难度(与国内外同类技术水平比较):深孔分段爆破天、溜井施工方法,与目前国内通常采用的普通法、吊罐法、爬罐法及反井钻机施工溜井方法相比较,具有技术先进、工艺简单及作业环境安全等优点。工法成熟、可靠性说明(当工法工程应用少于3项时填写):工法应用情况及应用前景:目前国内矿山行业以大型化、规模化及大型无轨出矿设备的大量使用的建矿模式为主。该模式对天、溜井的数量及施工速度等方面要求较高。深孔分段爆破天、溜井施工方法与其它施工方法相比,以作业环境安全、劳动效率高、工程成本低、施工工期短等优点,处于不可取代的地位。集以上特点,深孔分段爆破天、溜井施工方法在本公司乃至本行业都具
6、有很大的推广应用价值。经济效益和社会效益(包括节能和环保效益):深孔分段爆破天、溜井施工方法与其它掘进天、溜井施工方法相比,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、解决了传统施工方法难以解决的难题。大大减轻了工人的劳动强度,劳动效率显著提高,经济效益和社会效益显著。主要完成单位意见: 第一完成单位 签 章 第二完成单位 签 章2009年6 月 5日 年 月 日安徽分公司 第三完成单位 签 章 年 月 日 推荐单位意见: 1、如工法应用工程实例少于3项,对该工法关键技术可靠、成熟性提出意见:2、推荐意见: (签 章) 年 月 日深孔分段爆破天、溜井施工工法 华冶资源安徽
7、分公司马维清 张生良 乔冠中 路文智 吴宝峰1、前言目前国内地下矿山施工天、溜井主要方法有普通法、吊罐法、爬罐法和反井钻机施工法等。普通法、吊罐法、爬罐法存在掘进速度慢、功效低、劳动强度大、木材消耗量大、粉尘浓度高、通风条件差、安全性差等缺陷;反井钻机施工法存在工艺复杂、钻机钻进过程中防偏斜困难、成本高等缺陷。面对采矿无轨运输对天、溜井的大量需求,安徽分公司在草楼铁矿采矿过程中,因地制宜,最大限度地利用现有的深孔钻机设备,把垂直深孔落矿阶段法(即V.C.R法)的掏槽经验推广应用在天、溜井施工中,取得了良好效果。 为了使地下矿山天、溜井的施工在确保安全和质量的前提下,不断提高劳动效率,加快施工进
8、度,降低工程成本,缩短施工周期,促进矿山建设的发展,编写本工法。2、工艺流程及特点 深孔分段爆破天、溜井施工工艺,采用(T-150型)深孔凿岩设备。在设计的断面内钻好天、溜井内的全部平行炮孔,分段爆破成井达到设计要求。与其它天、溜井施工方法相比,该法不仅加快了成井速度,降低了施工难度,降低了工程成本,保证了工程质量,尤其降低了施工中的安全风险。在高深天、溜井施工中具有较广泛的推广价值。3、适用范围 金属非金属地下矿山天井、溜井、废石井、通风井、泄水井等均可使用本工法施工。4、工艺原理深孔分段爆破天、溜井是由垂直深孔落矿阶段矿房法(即V.C.R法)的掏槽爆破原理发展而来。V.C.R法是美国C.W
9、利文斯顿对球状药包漏斗爆破的研究和L.C郎的实践应用的结果。利文斯顿研究爆破漏斗理论,是在下列基础上进行的,即:在一定埋深范围内,随着药包埋置深度的增加,爆破漏斗体积也将有所增加。当深度达到一定值时,在增加埋深,爆破漏斗体积反而变小;最终将不出现爆破漏斗。把爆破漏斗体积最大时药包埋置深度称为最佳埋深,不出现爆破漏斗时的药包最小埋深称为临界埋深。爆破漏斗随埋深变化的曲线叫利文斯顿曲线。利文斯顿在研究上述现象的基础上,试验观察到一系列关系。首先是埋深和炸药量之间的关系,即临界埋深和最佳埋深与炸药量的三分之一次方成正比,其比例系数为常数。临界埋深和装药量的关系可用下式表示: N = E W式中 N临
10、界埋深 m; W齐发药量 kg; E应变能系数。最佳埋深d和装药量的关系同样可以表示为: d= E W =E W式中=最佳埋深和临界埋深之比,称为最佳比例埋深。上式说明,只要通过小型试验找出特定炸药和介质的N、E、三个参数就可以求出于任意炸药量W所对应的最佳埋深。L.C朗对利文斯顿爆破漏斗理论的发展在与把球形药包下向爆破,他认为凡长径比小于或等于6的药包可视为集中药包,或称之为球形药包。与条形药包比较,集中药包对围岩扰动大,裂隙延伸长。把球形药包置于巷道顶板之上,抵抗线接近最佳埋深时,爆破形成的爆破漏斗大于向上爆破的爆破漏斗,因为这时重力及摩擦力不但不起阻碍作用,反而促使破碎带岩石冒落,加大爆
11、破漏斗的尺寸。这就是深孔分段爆破天、溜井法的工艺思想。根据上述理论,首先在天、溜井上口位置,开凿天、溜井凿岩硐室,硐室宽4m,深4.1m,高3.5m。硐室开凿完成后按设计布孔,安装T-150大孔钻机开始钻孔。要求凿岩硐室底板尽量平整,且底板无浮渣。以保证钻机在开孔时能准确定位,在设计位置凿孔。待全部钻孔按设计钻凿完成后,验收钻孔,检测每孔的偏斜率、深度、炮孔数量,不符合要求的钻孔要重新钻孔,以保证爆破后天、溜井的成型规格。5、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程:深孔分段爆破天、溜井凿岩工艺流程图1、验收凿岩硐室规格,要求底板平整无浮渣。 2、按设计布孔,并投射到硐室顶板上。3、安装T-
12、150型潜孔钻机。4、开始凿岩。5、验收炮孔的偏斜、深度、数量等指标。深孔分段爆破天、溜井爆破工艺流程图1、运送火工材料至溜井硐室。 2、进场后检撬顶板,清理孔口杂物,铁丝、碎石 3、准备吊孔材料,(水泥塞、14#铁丝、孔口横棍)同时进行测孔工作。 4、测孔完毕后开始吊孔,测孔人员告知吊孔人员孔深,以保证塞子准确吊在孔底。其他人员开始准备火工材料。 5、吊孔完毕后测孔人员复测孔底高度,防止吊孔塞子没有到达预定高度,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
13、堵塞。10、派分每孔导爆管。11、把导爆管连接在导爆索上。12、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。13、开始撤离附近施工人员。14、敷设起爆网络至安全地带。15、起爆。16、等待炮烟消散,进场重复施工。(在施工步骤中,4、5、6、7步可根据人员数量平行作业)5.2 操作要点:5.2.1.炮孔质量保证炮孔质量,偏斜率不超过1%,否则应补孔。5.2.2.起爆顺序采用自下而上的起爆顺序,掏槽孔间隔时间25ms50ms,周边孔的间隔时间取150ms以上为宜。采用起爆器500m脚线毫秒导爆管导爆索起爆方式。第一响掏槽孔至空孔的距离L按下式计算: D空孔直径,mm n 补偿系数 d第
14、一响掏槽孔孔径,mm掏槽孔至空孔的距离可按下式计算: L=(2.64.5)D5.2.3.天、溜井炮孔布置:(见图一)溜井孔位设计时,先确定溜井中心孔,然后围绕中心孔布置其余炮孔。力求炮孔的位置在断面内分布均匀,孔间距要相等。共布置15个炮孔。溜井井中布置一个中心孔,围绕中心孔布置4个掏槽孔,外围的八个孔为周边孔,控制成井后的井筒形状,2个措施孔。溜井直径2.5m,面积4.91m2,孔网参数:周边孔间距为1m,中心孔至掏槽孔间距为0.71m。 图一5.2.4. 装药爆破 5.2.4.1. 爆破设计每次分段爆破,爆破段高3m,共8个装药孔,剩余5个为补偿孔(自由面),分段爆破的总装药量360kg,
15、最大单响45kg。设计每次爆破崩渣量15m3。 炸药单耗为24kg/m3。每孔沿孔深敷设一根导爆索,采用非电毫秒微差导爆管,导爆管连结必须正向连结。每班的爆破次数视通风情况而定,原则上在条件允许的情况下尽可能多爆破。装药结构图见图二 图二 装药结构图 149kg药包;5导爆索;6孔口横棍 7水泥塞;8孔底堵塞;9吊孔铁丝;10炮孔5.2.4.2.装药量计算1.掏槽孔的每米炮孔装药量Q1: Q1=1.6(sin1)-(L1-)式中Q1每米炮孔装药量,kg/m;1装药孔中心至空孔切线夹角之半,();L1装药孔至空孔距离,m。2.其它炮孔装药量Q2: Q2=0.6(sin2) - L2式中Q2每米炮
16、孔装药量,kg/m;2装药孔中心至槽腔切线夹角之半,();L2装药孔至槽腔自由面的距离,m。5.2.4.3. 装药注意事项溜井断面小,布孔近,爆破易发生使相邻炮孔变形。装药时要把每卷药撮细,药卷直径保持在130mm,避免炸药装不到孔底。装药时药卷应与孔口成90度,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。5.2.4.4. 溜井堵塞处理经对比爆破效果后,4.91m2 的断面,爆破段高控制在3m最佳。假如爆破段高不合理或装药量过大极易造成溜井井筒爆破分段部分井筒收缩,爆落物在收缩段挤死,使溜井堵塞。溜井堵塞对后面的爆破工作影响极大,处理这
17、种问题,可利用外围的周边孔。外围周边孔的爆破进度一般要滞后于掏槽孔。通过精确测孔后,确认“问题段”的具体高度。把在相对外围周边孔“问题段”的高度连续耦合装药爆破,使问题段挤压破坏,从而解决溜井堵塞问题。5.2.5.孔口清理:每次爆破进场后,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,堵塞炮孔,造成无法装药的后果。影响爆破孔的选择,使爆破孔不能在溜井断面内等距分布。5.2.6.测孔:爆破过程中技术人员一定要认真完成每一遍测孔工作,并且要求记录详细、数据对比直观。每次分段爆破应测三遍孔,第一遍测孔在孔口清理之后,作用是掌握所有孔的情况,分析炮孔数据
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