浅谈张庄铁矿采矿施工技术分析

2019-01-04

城市建设理论研究（电子版） 2018年23期

中煤第五建设有限公司第三工程处江苏徐州 221000

正文：

1 工程概况

张庄铁矿在霍邱县城西北的31km处，位于周集镇与冯井镇之间，距离北面的淮河10km,距离阜阳45km。铁矿东面为G105，西面为阜阳与六安之间的高速公路以及铁路，南面为312国道，可以直接通往六安、合肥以及南京，交通比较便捷。

张庄铁矿永久通风、供排水、供电、提升运输和避灾等系统均已形成，且已正常投入使用。根据张庄矿统筹安排，我单位负责2-5#穿脉之间三个盘区采矿工程，矿体厚度107.15m～149.45m、负责区域内矿体长度300m、高度60m，现正进行-390m～-450m水平阶段的回采。采矿方法采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法，盘区走向布置，矿块垂直走向布置，矿块宽度分别为15m、20m和21m。至2017年年底，我单位已完成0102盘区101、102、103、104矿房、0103盘区301、0305盘区501、503、505矿房的回采，现正在进行0102盘区的103、104矿房的采准、0103盘区303、305矿房的爆破回采作业，同时已完成0305盘区的二步采采准巷道工程。

2 采矿施工工艺

2.1 采矿工艺流程：采准巷道完成→T150型潜孔钻机掏槽硐室内钻凿切割天井孔→YGZ-90型钻机切割巷内钻凿Φ65mm垂直中深孔（扇形孔）→T150型潜孔钻机凿岩巷内钻凿Φ165mm大孔→YGZ-90型钻机受矿巷内钻凿Φ65mm扇形孔→切割天井爆破→切割巷垂直中深孔爆破（形成切割槽）→扇形孔爆破（形成底部拉底空间）→适量出矿→以切割天井为自由面爆破大孔→根据补偿空间的大小逐排进行大爆破或倒梯式爆破（完成本盘区单个矿房采矿爆破）→大量出矿→充填；

2.2 采准巷道施工工艺流程：人工钻爆法：安全检查→设备、工具检查→标定中腰线及轮廓线→钻眼→撤人设警戒→装药、联线、爆破→通风安全检查

每次崩矿完成后，在-450m水平采用4台4.5m3铲运机进行出矿作业，采切工程所产生的矿石通过两水平配备的2台铲运机运到1#穿脉、2#穿脉、3#穿脉溜井内，由矿方负责将溜井矿石运到溜破系统。

3 施工方法

根据张庄矿矿体结构考虑，底部采用扇形中深孔拉底爆破、上部VCR爆破法。

-390m水平中段与-450m水平中段垂高60m，分为上部45m和下部15m两段开采，上部45m采用T-150型潜孔钻机施工Φ165mm大孔，孔深41.5m。下部15m作为拉底补偿空间，采用YGZ-90型或H-1254型凿岩机进行扇形孔施工，孔底间距为1.8～2.0m，排距为1.6～1.8m。上部大孔装药采用人工装填条形药包，导爆索加导爆管起爆药包；下部扇形孔采用BQF-100型装药器装填乳化铵油炸药，专用起爆弹起爆。深孔、扇形孔、切割槽中深孔及切割天井爆破均在地表1#副井井口采用放炮器起爆。

3.1 采矿流程及操作要点

（1）孔网参数设计

根据我国大直径深孔采矿的经验，其孔（排）间距可按下式计算：

式中：B——孔（排）间距（m）；

Rj——最佳比例半径（m.kg-1/3）；

Q——分层装药量，kg。

其计算参数比例半径Rj取0.71；分层装药量Q取27kg。计算结果：B=2.6～3.0(m)

（2）回采流程

（3）施工要点

1、矿房下部采准、切割施工

主要包括有受矿巷、出矿巷、切割巷、出矿进路以及切割天井等工程，施工要求主要有以下几点:

（1）必须要保证出矿进路在受矿巷里的布置合理性，提高出矿量，防止矿石损失问题的发生。

（2）切割巷应布置于矿房中心偏下盘位置，方便中孔爆破施工。

（3）切割井施工要保证设计高度，确保中孔拉槽效果。

（4）及时沟通上盘回风巷道，确保通风畅通。

4 矿房深孔施工

炮孔设计前应现场进行漏斗爆破试验并结合类似成功矿山的经验，从而确定合理孔距、排距及倾角。钻孔前在凿岩巷内垂绳，在顶板上用红漆标出孔位。采用T150型潜孔钻机及配套增压机，下向钻凿孔41.5m深，孔径Φ165mm，钻孔垂直平行布置，偏斜度不超过0.5%；靠近上盘位置的几排可根据凿孔钻机能力布置偏上盘斜孔，以减少矿石损失，靠近充填体的深孔为保证充填体稳定性，应加密至1.5m每排。

4.1 VCR小断面掏槽、倒梯段侧向崩矿、采场边界控制爆破

大孔施工完成后，就可以进行下一步的回采爆破施工，回采施工的施工顺序为:小断面掏槽爆破施工、倒梯段侧向崩矿施工、边排孔爆破施工以及坡顶爆破施工，在爆破的过程中应当从底部适量的出矿，从而配合回采工作。爆破之后的出矿量应当控制在崩落矿量的三分之一左右，同时，应当做好周边结构的防护，确保结构的稳定性，降低爆破冲击力给矿岩结构带来的损害；下图为回采爆破施工流程图。

回采爆破施工流程图

（1）测孔

深孔爆破受到的夹制比较大，很容易出现堵孔、葫芦孔底等问题，特别是掏槽爆破；因此，在每次爆破之前，必须要做好测孔工作，摸清炮孔底部爆破情况，发现异常及时处理；为爆破设计收集孔深、孔底部补偿空间及孔底表面形状资料数据。

在进行测孔的时候，应当充分利用测绳、胶皮管以及皮尺等测量工具，将测绳的一端绑在胶皮管上，将其放入到孔洞中，然后再上提测绳，从而获取孔洞的详细数据，分析出崩矿高度、爆堆高度，并以此来对分层崩落高线图进行绘制，确保爆破施工的顺利进行。

（2）堵孔

完成测孔之后，应当进行堵孔施工，将钢丝绑扎混凝土塞到中心吊环，并将其下放到孔底上方200～400mm处，随后向孔内填河砂或矿粉400～700mm厚即可。

（3）装药

应当采用人工方式来进行装药，把导爆索捆绑到爆破包的中上方，并固定牢稳，然后通过挂钩将其吊放到孔中，其他的药包、水袋应当依次吊装缓慢下放，靠近充填体的深孔为保证充填体稳定性，每段装药量减半。

①VCR小断面掏槽装药结构

VCR法小断面掏槽应用的是普通乳化球状药包爆破，每一个孔的装药量都应当控制在30～45kg之间，孔数为9个，掏槽面积为6平方米，分层爆破的高度应当在2.5～3.0m。掏槽区应当设置在矿房的中心部位，单次爆破药量应当在150kg之内，中心药包的埋置深度应当控制在1.5～2.5m之间；药包下方应当采用矿粉进行封堵，封堵长度保持早0.4～0.7m,药包的上部应当采用多种封堵材料联合封堵，岩粉封堵长度为0.5～0.8m，水封长度1.0～2.0m（吊装0.5m长的水封袋2～4个），以解决掏槽爆破后炮孔堵塞与孔口反冲的技术难题，保证掏槽爆破质量，提高采场掏槽效率。

②倒梯段侧向崩矿装药结构

VCR掏槽16～20m之后，就可以进行下一步的倒梯段侧向崩矿施工，在进行倒梯段侧向崩矿施工的时候，必须要采用大孔距的布孔方式，区域爆破炮孔应当控制在3～6排，崩矿的间隔距离应当在9～18m之间；侧向崩矿分段高度应当控制在10～12m之间，装药量不能超过600kg；装药结构应当采用空气间隔装药，每一层的装药量都应当控制在18～36kg之内，最下面的爆破药包应当埋置1.5～2.0m深，下方应当采用岩石粉来进行封堵，封堵的长度应当控制在1.0～1.5m之间，层间的空气间隔应当保持1.2m，在上面的爆破药包应当采用岩石粉或者河沙来进行封堵，封堵长度应当控制在1.2m～1.4m之间。

(4）边排孔爆破、破顶爆破装药结构

为了使矿房超爆以及矿柱片帮垮落得到有效的控制，边排孔应当在回采结束后进行单独的爆破，应用球形药包来进行爆破药的装填；每一层的装药量都应当保持在18kg，空气柱的长度应当为1.0m,边排孔与中间孔装药量之比1∶1.5。

破顶层的高度应当控制在8～12m，并采用从中间向两边延伸的全断面破顶法来进行破顶；破顶爆破的时候，应当采用掏槽破顶爆破技术，在爆破之前，应当增加一个控顶药包，该药包重量9kg，这样使槽区的破顶厚度可减少6～7m，既达到掏槽区破顶效果，又减少了对破顶层的破坏，确保破顶层安全；然后再向上盘以及下盘方向进行破顶施工，破顶爆破的排数应当控制在8排之内，装药结构应当与倒梯段侧向崩矿相同。

（5）联线

采用爆破起爆系统的作用就是把孔内的导爆索与孔口的导爆管、雷管、电阻丝以及交流电源相连接；爆破的起爆顺序为:

①倒梯段侧向崩矿、破顶爆破为采场中间孔先爆，呈“V”型向两侧对称起爆；边排孔滞后，单侧3～4个孔为一段次，呈一字形起爆；段间微差间隔25～50ms。② VCR小断面掏槽爆破中心孔采用1段延时，其余各孔以同心圆或菱形对角方式依次起爆；掏槽中心孔与边孔间微差间隔时间为75～100ms，边孔间微差间隔25～50ms。

（6）通风系统

根据开拓系统的布置，项目部施工的3个盘区采用中央进风，两翼回风的中央对角式通风系统，通风方式目前采用抽出式通风方式。

张庄铁矿井下通风系统已形成，采准切割施工期间凿岩硐室及巷道内安装FBD-NO6.0 18.5×2KW轴流式风机压入通风，通过风筒，向工作面压入新鲜风流，以加快风流速度，污风通过下盘运输巷至井筒排至地表。

爆破回采期间，采场上下盘已全部贯通，矿房大爆破后，由于大部分污风在爆破时已经通过爆破冲击波和温差作用下进入通风系统循环进入上盘回风巷道排至地面。剩余少量污风扩散至巷道可采用局部通风排出，而且上盘沿脉巷无人施工，对施工影响不大。

大爆破前人员全部升井、爆破后半小时后允许井口下井，进入工作地点后，先用气体检测仪检测空气中有害气体的浓度，直至浓度低于爆破安全规程要求后方可作业。

风量计算：以排除炮烟为最大需风量计算

切割拉底：爆破最大药量1500kg。

爆破产生污风Q=25*1500kg =37500m3/min。

利用永久通风系统风流将污风排出。

回采爆破：爆破最大药量3000kg。

爆破产生污风Q=25*3000kg =75000m3/min。