深孔爆破法掘进天井在天（溜）井施工中的应用

摘要：天（溜）井工程是金属矿山基建、采准、通风、下料、放矿的主要工程之一，占采准、切割工程量的20%～30%。天（溜）井的施工方法有普通法、吊罐法、爬罐法、深孔爆破法和钻机钻井法，深孔爆破技术掘进天井具有安全、经济、高效的特点。文章对深孔爆破法掘进天井在天（溜）井施工中的应用进行了探讨。

关键词：天（溜）井施工；一次成井；深孔爆破掘进天井；金属矿山；爆破施工 文献标识码：A

中图分类号：TD235 文章编号：1009-2374（2015）22-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.026

1 工程概况

目前，西石门铁矿天井施工方法的施工沿用传统的普通法，采用普通法施工天井，每个循环都要搭拆板台，都要搬运设备和器材，拆安全棚，装备梯子间和溜碴间，因此速度慢、工效低、通风困难、木材等成本消耗大、工人劳动强度大、安全系数低。深孔爆破法掘进天井的突出优点是工人不用进入天井井筒内作业，工作安全、速度快、成本低，宜适用于30m以下的溜井施工，西石门铁矿井下各采区的分段高度基本上都在6～12m之间，且井下五大采区每年合计都要掘进400～500多m的天（溜）井工程，加快天井的施工速度，对保证西石门铁矿的三级矿量平衡，实现“三个延长”，具有十分重要的意义，故研究推广采用深孔爆破技术掘进天井，无疑是西石门铁矿天井掘进的一种既安全，又经济，速度又快的最佳方法。

2 深孔爆破法掘进天井选用的设备及主要技术参数

深孔爆破法掘进天井，就是先在天井下部掘出3～4m高的补偿空间，然后在天井上部硐室内用深孔钻机按照天井设计断面尺寸，沿天井全高自上而下或自下而上钻凿一组平行深孔，然后分段装药，分段爆破，形成所需断面和尺寸的天（溜井）。

采用此法掘进天井的关键是钻孔的垂直精度、孔的合理布置、爆破的技术参数及起爆的顺序要得当。

2.1 深孔施工的设备及主要参数

QZJ-100B潜孔钻机，钻孔直径100mm；YGZ-90中孔钻机，钻孔直径60mm。

2.2 爆破参数及深孔布置

设计施工一个中心空孔，装药孔与空孔之间的

孔距：

式中：

L1——第一响掏槽孔到空孔的距离（mm）

D——空孔直径（mm）

d——掏槽及周边孔直径（mm）

K——岩石碎胀系数，选取1.8

通过计算L1=234mm，选取230mm，根据黄沙坪铅锌矿一次成井成功的经验L2、L3分别取330mm、430mm，具体炮孔布置见图1：

设计断面及孔数：见图1，断面设计为2.5m，设计1个空孔、17个装药孔。

设计一次爆破分段高度：分段高度受到许多条件的限制，特别是与补偿空间大小有关，补偿空间利用上下两个分层的溜井联巷，补偿空间系数为0.7，分段高度可选取7～10m，溜井设计净高度为7.5m，可一次起爆。

设计装药及起爆方法：设计采用自下向上装药，上孔口采用木棒堵死，堵塞长度为0.3m；装药采用PQF-100型装药器进行装药，装药孔全长铺设导爆索，由3m非电管连接导爆索，非电管分三个段（2、5、7段），起爆顺序为先掏槽眼，接着是辅助眼，最后是周边眼。

2.3 深孔爆破法掘进天井具体的实施过程

钻孔的测量定向放线：技术测量人员首先确定溜井下口空孔方位坐标，闭合测量附合到溜井上口顶板位置，确定空孔位置后，依次布置掏槽及周边孔。

深孔施工具体的要求：首先采用QZJ-100B潜孔钻机钻凿中心空孔，钻孔直径100mm，中心空孔的施工关系着整个工程的成败。开孔必须要慢速、减压、精心操作，当孔钻入原岩0.2m深时，停止钻井，校核钻机的方位和倾角，必须符合设计位置。钻凿完中心孔后，采用YGZ-90型中深孔钻机，钻孔施工完毕后，上部清除孔内及周边的积渣，埋设铁管，并在铁管上做好孔号标记，以方便指导后续的爆破工作。

装药方法与装药结构：拆除溜井上口埋设的铁管，清除孔内的积渣，为解决自下向上装药空孔堵塞问题，上部采用木棒套胶管加铁丝固定插入装药孔中，为保证炮孔堵塞的密实性，铺垫黄土和细沙进行捣实。在实际施工中，因第二号掏槽孔穿过一条碎石裂隙带，部分碎石卡死在孔中间位置，因该孔的作用比较关键，必须进行装药作业。

具体处理的方法：（1）用导爆索连接2#岩石卷药，自上口卸入2#掏槽孔中，向孔中装入炸药，炸药装至孔口0.4m位置处用黄土细沙充填；（2）把导爆索自上穿过中间空孔下绕至2#掏槽孔下口；（3）在2#掏槽孔采用沿炮孔敷设导爆索进行装药，引出导爆索与上口穿下的导爆索采用同一个非电管进行连接。

装药采用WBN与2#岩石铵梯炸药，装药量配比为3∶1，主要因为WBN炸药敏感度低，爆炸性能差，但产生的气体多，抛掷性强，爆炸时过大的横向冲击动压将炮孔或槽腔挤死发生爆破“穿孔”现象，加入2#岩石炸药，可增加装药的密度，增大爆破威力，改善爆破质量。装药采用连续装药结构，为避免炮孔孔口装药过于密集，破坏溜井下口联巷，装药时，除掏槽孔和溜井内侧周边炮孔装药较满外，其余炮孔不装药长度1.5m，在炮孔全长敷设导爆索，采用3m非电管进行连接。

2.4 起爆方法与起爆顺序

采用非电管连接导爆管起爆，微差间隔时间，考虑到掏槽孔先爆后，有充裕的排碴时间，第一响掏槽孔取2段毫秒管，第二和第三个掏槽孔采用5段毫秒管，周边和辅助孔采用7段毫秒管。在导爆管连接的过程中，必须用2～3个2段毫秒管同时起爆所有导爆管，而且必须将这些导爆管均匀敷设在起爆雷管的周围，用胶布牢固的进行捆绑，用连接管进行连接，采用激发器进行起爆。

2.5 爆破效果

爆破后一次成井7.5m，成型较好，块度均匀，达到设计目的。

3 深孔爆破法在采场切井施工中的应用

11～21m分层倒矿溜井的一次爆破施工，为今后的天井施工提供了宝贵的经验与信心。随着采准施工的延续，21分层1#采场5#进路施工到设计的切井位置，围岩揭露为灰岩与磁铁矿的接触带，稳固性较差，另根据生产勘探资料来看，切井设计高度为12m，但在9～10m处上方存在民采空区，采用普通法掘进天井，安全系数低，施工难度大，经与矿相关科室研究决定，采用深孔爆破法掘进盲天井9m，与民采空区掘透，形成爆破空间。

3.1 盲天井的施工设备与施工方法

施工盲天井与出矿溜井的施工设备相同，采用QZJ-100B潜孔钻机和YGZ-90中孔钻机。

施工方法不同的是盲天井上部没有空间，上下孔不通，爆破时，上部无法形成补偿空间，仅能靠天井下部作为唯一的补偿空间。

3.2 盲天井爆破设计参数及深孔布置

爆破参数及深孔布置：与11～21m分层倒矿溜井设计不同的是，设计施工3个中心空孔、3个掏槽装药孔，装药孔与空孔之间的孔距：

式中：

L1、L2、L3——掏槽孔到空孔的距离（mm）

D——空孔直径（mm）

d——掏槽及周边孔直径（mm）

K——岩石碎胀系数；选取1.8

通过计算L1=L2=L3=234mm，取值230mm。

三个中心空孔之间的距离，s

辅助孔与掏槽孔距离取500～550mm。

设计断面及孔数：断面设计为2.5m，设计三个空孔，18个装药孔。

设计一次爆破分段高度：补偿空间系数为0.55，分段高度可选取6～9m，盲天井设计净高度为9m，可一次起爆。

设计装药及起爆方法：设计采用自下向上装药，装药采用PQF-100型装药器进行装药，装药孔全长敷设导爆索，由3m非电管连接导爆索，非电管分三个段（2、5、7段），起爆顺序为先掏槽眼、其次是辅助眼，最后是周边眼。

装药方法、装药配比及结构与施工11～21m分层溜井情况相同。

爆破效果：爆破后一次成井9.0m，成型较好，块度均匀，达到设计目的。

4 对深孔爆破法掘进天井的评价

推广深孔爆破法掘进天井的关键在于对钻孔设备和爆破工艺的研究和改进，采用精确度高、钻速快的设备，积极研究在各种地质条件下确定合理的分段高度和爆破规律，是以后发展和努力的方向。

深孔爆破法掘进天井受掘进高度的限制，钻孔偏斜大，但对于12m以下的天（溜）井施工，以西石门铁矿现有的设备及工人操作水平现状，无疑是最佳方法。

参考文献

[1] 金才正.中深孔爆破法回采顶柱的应用论述[J].城市建设理论研究，2013，（12）.

[2] 李智渊，陈清敏.深孔爆破法在煤仓导硐施工中的应用[J].中小企业管理与科技·学术版，2009，（3）.

作者简介：张建威（1978-），男，河北邯郸人，五矿邯邢矿业有限公司西石门铁矿采矿助理工程师，研究方向：采矿。

（责任编辑：陈 倩）