在神华准能黑岱沟露天矿台阶爆破作业中减小钻孔偏差的措施

2016-09-16贾海鹏张云英谢海鹏陶华鸣范晓晓张海涛

西部探矿工程 2016年6期

贾海鹏，张云英，谢海鹏，陶华鸣，范晓晓，张海涛

（1.河南迅达爆破有限公司，河南焦作454000；2.山西潞安矿业<集团>有限责任公司王庄煤矿，山西长治046031；3.登封市宏昌水泥有限公司，河南登封452470；4.河南省公安厅治安总队二支队，河南郑州450003）

贾海鹏*1，张云英2，谢海鹏3，陶华鸣4，范晓晓1，张海涛1

在露天台阶爆破作业中，保证每一次爆破后新形成的台阶面的平整度不仅可以节约清运渣石时的运输成本，还可以从技术上提高钻孔的成孔质量，为精细化爆破提供条件。为了使爆破后形成新的平整台阶面，就要采取有效措施提高钻孔精度和减小钻孔偏差。通过对神华准能公司黑岱沟露天煤矿台阶爆破的研究，发现在凹凸不平的台阶面上钻孔时，合理地调整每个炮孔的钻孔深度，可以有效地控制钻孔偏差；在钻孔过程中，钻头通过地层变化的交界面时，适当放缓钻孔速度变钻为磨，也可以有效地控制钻孔偏差。

钻孔偏差；台阶平整；成孔质量

神华准能公司黑岱沟露天煤矿位于准格尔煤田中部，是我国自行设计、自行施工的特大型露天煤矿，井田面积42.36km2，境内可采原煤储量14.98×108t，煤层平均厚度28.8m，是优质动力和化工用煤，被称为“绿色煤炭”。

黑岱沟露天煤矿原设计生产能力1200×104t/a，1990年开工建设，1996年投入试生产，1999年正式移交生产，2003年以来经过二次扩能改造后，现达到核定生产能力2500×104t，成为国内单坑产量最大的露天煤矿。

表面岩土层剥离是露天煤矿生产的重要环节，根据黑岱沟露天煤矿2014年生产计划及工程安排，需要外包3402.35×104m3的剥离物。其中，由河南迅达爆破公司承担的爆破剥离方量为1060.69×104m3。

1　工程概况

爆破作业现场位于鄂尔多斯高原东北部，东邻黄河，地形西北高，东南低，黄土、红土广布于基岩之上，地面植被稀少，地形支离破碎，冲沟较深，坡度较大。表土层之下是以沉积岩为主的半坚硬岩层。

2　存在问题

为了配合神华集团总公司的生产计划，每天需要爆破的方量在12×104m3以上，所需炸药一般为32t/d，这对钻孔工作来说是一个巨大的挑战。为了控制好钻孔速度和钻孔质量，要求钻工打垂直孔，所用钻机为潜孔钻机。考虑到爆破作业场地的岩石是以沉积岩为主的半坚硬岩石，一层层覆盖形成相对稳定的岩层结构，不易发生滑坡危险。所以设计的台阶形式为宽度为40m、高度为20m的垂直台阶。

图1　剥离前地貌图

图2　剥离后地貌图

由于存在钻孔平台的不平整偏差及钻孔过程中钻杆的倾斜偏差，这直接导致了在钻孔过程中不同炮孔中的钻头不能再同一标高的水平面上，最终导致爆破后形成的台阶面凹凸不平，为后续的运输车辆的运渣作业及下一循环的爆破作业造成了极大的不方便；有时候还需要对已爆台阶平面进行二次爆破修整，这不仅费工费时，还直接导致整体成本的增加。

图3　钻孔作业平面

3　改进措施

由于其生产进度的要求及黑岱沟独特的地质结构，在神华准能公司黑岱沟露天煤矿爆破中打垂直炮孔。

造成孔底凹凸不平的因素有很多，查阅相关资料总结为以下几种：

（1）地形凹凸不平；

（2）钻孔平台不平整；

（3）钻孔定位不精确；

（4）钻杆质量问题；

（5）钻头受力不均；

（6）地层性质的变化。

图4　钻孔偏差示意图

钻孔平台不平整引起的钻孔偏差问题可以在修筑钻孔平台时配合使用水平仪克服，使钻机在平整的工作平台上作业。

钻杆质量及钻头受力不均引起的钻孔偏差问题可以通过更换高质量的钻杆和钻头解决。

在钻孔过程中使钻头均匀受力并使钻杆一直保持在平直状态，不发生弯曲变形。

钻孔定位不精确引起的钻孔偏差可以通过加强定位解决，常用方法是使用全站仪或者GPS进行高精度定位。

本论文是在钻杆和钻头质量满足要求，所打炮孔为直孔，不考虑开口位置偏移的影响，保证钻孔平台平整的前提下。主要对地面凹凸不平及地层性质变化因素对钻孔质量的影响进行分析并提出改进措施。

3.1加强孔位高程测量

要想形成平整的台阶面，需要控制的爆破参数有很多，其中比较重要的措施之一是使炮孔底部落在同一平面上。在凹凸不平的台阶面上打孔，每个孔位的孔口标高是不同的，为了使爆破后形成新的平整的台阶面，在布完孔后，需要根据实际情况调整每个孔位的钻孔深度，使炮孔孔底都能落在同一平面上。这就要求工程技术人员在钻孔作业之前对每个孔位进行高程测量，清楚不同炮孔之间的相对高差，在钻孔作业时及时调整钻杆长度，使孔底坐标相等。如图5所示。