暗竖井小导硐反井钻机快速施工技术分析

于成相 李芹涛

摘 要：文章以某有色金属矿进风暗竖井建设为例，分析了该技术的操作计划。暗竖井小导硐反井钻机处理技术，经过改善反井钻机开展小导硐施工，然后依靠该小导硐通风排矸完成正掘扩挖成井，选择了固定反井钻机打孔中心管、反井钻机打孔防偏斜等方法提升了工作效率、安全及质量，采取规范的组织管理及严密的安全对策，保证了暗竖井在安全状态下的迅速开工。

关键词：暗竖井;小导硐;反井钻机;操作技术

矿产资源深度开发是当前矿山公司发展的重要态势，暗竖井属于矿山深入开发项目的关键构成部分，优质迅速促进暗竖井开挖是矿井建设的重难点内容。暗竖井处理的传统方式是从上之下一次性整个断面凿岩破坏成巷，其难点是提高出碴、通风与排水，特别是低出碴已经是制约操作速度的重大问题，不仅项目成本高，并且还有很大的安全风险。具备底部联通道的暗竖井项目包括矿山各种溜井、入回风井等，针对这种暗竖井能够采取导硐法处理。反井钻机的使用让暗竖井导硐法迈向了新的高度，在减小工期、减少安全隐患等层面具备显著优点。但不足之处在于钻机扩孔精度较低、爆破扩挖填堵、衬砌接口不平整等各种问题，限制了暗竖井优质迅速处理。暗竖井小导硐反井钻机操作方法是对具备底部联通道的暗竖井井筒处理中归纳出的成功方法，在某有色金属矿中得到了较好的使用[1]。

1 暗竖井反井钻机操作机械化配套

具备底部联通道的暗竖井井筒操作选择反井钻机导硐扩眼和手工正向短段掘砌结合操作法处理，规范的机械设施搭配是实现迅速优质处理的关键保障[2]。某有色金属铜矿入风暗竖井井筒操作机械设施选型参考了立井机械设施搭配成功经验，并全面考量反井钻机操作的特征。

2 暗竖井小导硐项目中反井钻机法的应用方案

暗竖井小导硐项目中反井钻机法能够分成小导硐反井钻机处理与正向扩刷简短开挖衬砌结合操作两个过程[3]。

2.1小导硐反井钻机处理

（1）反井钻机设置准备。在组织反井钻机操作前，暗竖井的上下部联通道要已经形成，而且可以方便共同固定电源送电和作业用水与压风，在暗竖井周边留下反井钻机主机部位浇筑砼结合，用43kg/m钢轨敷设于井口上方的砼结构上，且在周围建立泵站与钻具存放区域，轨道底部分布循环池与循环泵等;反井钻机大致到位后，连通施工电源，开启钻机车;设置1台15kW通风机且用Ф60cm胶质风筒连接到井口钻机处实现通风，确保工作人员在稳定的通风环境下作业。

（2）小钻头正导孔处理。在处理小钻头正导孔之前，先打孔钻入，深度大概是5m;等打孔完成后拆卸扶正器与打孔钻杆，选择含导向的整体式易径工具，换为正常钻人的直径24.4cm小钻头;用钻机辅助器衔接钻杆，固定钻杆后，启动泥浆泵为洗井液及冷却提供水，开始由上向下打孔钻入[1]。直径24.4cm小钻头正导孔逐步钻入时选择高运速低压力，动力水龙头运速采用迅速档，钻压时2-5MPa。

（3）盤形滚刀端部反向开孔。小钻头正导孔穿透岩层之后，暗竖井下出口部位用卸扣器把直径为24.4cm的正导孔小钻头以及配套钻杆调换掉，用吊车和装载机把直径为120cm盘形滚刀端部运送到连通的正导孔下部，把上下提吊块与盘形滚刀端部、导孔钻杆加固;选择低钻压与低速度钻入，等盘形滚刀端部都钻入时再增压，当盘形滚刀端部钻到离基础1.4m时，应减小钻压慢慢钻入，缓慢扩刷小导硐，直到盘形滚刀端部露出地表。

（4）拆卸反井钻机。运走反井钻机时，除了盘形滚刀端部通过暗竖井顶部作业面离场外，其他配件离场方法和入场方案一样，但是拆卸步骤和安装步骤不一样;盘形滚刀端部不得直接拿出井口，要把盘形滚刀赚不卡紧在钢轨上、拆卸反井钻机两边斜拉杆与各种油管，把主机车由钻架上拆卸下来，把钻架主机车与部分辅助设施拆卸;把扩孔钻头吊装稳定，并拆卸轨道，把盘形滚刀端部提出口外，运送至井上，所有钻孔工作完成，并维护好小导硐。

2.2正向扩刷简短挖掘衬砌

（1）扩刷准备段处理。小导硐掘入完成之后，先由上向下掘入长度为5m的暗竖井井筒用作扩挖准备段，打孔时选择架管扣件密封反井掘砌小导硐，保证生产安全;等该准备段井筒挖掘结束后开始支撑暗竖井井口段，然后在暗竖井井口设置封口盘;设置简易井架与稳车等操作辅助结构，井架选择125工字钢加工，打地锚杆加固井架，员工和材料的提高选择直径为1.2m的吊罐;对操作系统实施安全调试，营造稳定工作条件。

（2）扩刷钻孔爆破出碴。于小导硐和暗竖井规划断面周围按照实际地质条件、扩挖厚度展开钻眼爆破，借助4台YTP-26手拿式钻机打孔;设置1台JTB-1.2型绞车用作主提车，风水管借助稳车由暗竖井井口下放到作业面;打孔、装药、连线结束后，员工、机械撤出作业面，拆卸吊篮且用钢丝绳提高到暗竖井孔口;井筒中钢丝绳悬挂电缆放炮，选择LR-Z型发爆器进口远程起爆磁电雷管破坏;爆破扩刷形成的矸石，自由下落到暗竖井井下联通道，用铲车把矸石铲起倒进运送车车辆，然后由运送车运到排矸区。

（3）扩刷段支撑衬砌。支撑前，对扩挖区围岩实施安全检测，敲帮问顶保证顶、边帮没有松石浮石后，展开操作面风水管衔接等任务;采取整体滑落金属板块，板块砌筑，其高度3m，砌筑段高为2.8m;稳模后，连接一些牢固模混凝土，选择移动铁板封口，浇筑满后把铁板合拢密封，保证接茬紧密。

3 反井钻机迅速施工重要方法

3.1更新反井钻机促进小导硐建设

在某有色金属铜矿入风暗竖井操作中，改进完善LM200型反井钻机，把内圈扩眼盘刀有效外移且把盘形滚刀端部从Ф140cm调换成Ф120cm，以确保盘刀受力平衡并提升钻机扭矩，减小导硐直径，明显加速了导硐贯通速度;而且选择合金固定条拧紧扩眼中心管以避免钻头开裂（见图1），通过固定后的扩眼钻头在后续处理中几乎不开裂，进而保障了操作进度，减少施工费用[2]。此外，把原作业台配上Ф0.6cm供油管与Ф1cm回油管，改成Ф10m供油管与Ф0.6m回油管后，送油量足，运行灵活。为管理反井钻机钻眼偏斜，要保障安装效果，基础平实，且严格把关换径，换径过程，选择含导向的整体式导径钻机;采取钟摆钻机、偏重钻铤等组装式钻机，提高钻机的可靠性与导正功能，进而提升了防斜水平。

3.2宽眼距短抵抗线毫秒光面处理

暗竖井扩刷过程，小导硐有溜井效果，导硐直径与爆碴快读相符才可以保障扩挖时正常出碴，由于导硐直径制约，管理爆破块度是工艺的重点。含小导硐结构的暗竖井钻爆法因为无需掏槽，挖掘断面又很大，包含两个临空面，就像台阶爆破，爆破规划时参考台阶爆破，选择宽眼距短抵抗线毫秒光面处理，在保证炮孔压力范围不变的基础上，扩大孔距、延长孔深、削减抵抗线，指提高密集值的爆破法，根据竖井扩挖钻眼爆破，保障了暗竖井扩挖爆破过程小导硐不填堵，井筒成形效果好，明显提升了井筒掘入爆破质量[3]。某有色金属铜矿溜破结构入风暗竖井爆破处理时，正常状态下炮孔深度时3m，炮眼使用率是0.83，分布炮孔3圈。

3.3完善整体滑落金属板块

为促进暗竖井井筒砌壁迅速优质处理，对金属板块实现整体改进，选择的MJY型整个金属刃角下行板块的上口分布8个导向工字钢，操作时可以便于脱立模，大幅度减少立模时间;金属板块选择1cm厚钢板卷焊形成，由此抵御爆破影响，整个钢模留下一个连接缝，选择液压伸缩油缸调整板块的伸缩;为避免液压伸缩油缸爆破时受损，对支拆钢模的液压结构增加防爆设备，保证整个钢模的爆破冲击稳定，减少维修费用，提升操作效率。

4 结论

综上所述，暗竖井处理的难点是提高出碴、通风与排风，不仅项目成本高并且有很大的安全风险，所以针对具备底部联通道的暗竖井能够采取导硐法处理。暗竖井小导硐反井钻机操作方法经过改造施工机械设施且对其实现科学搭配，处理了暗竖井操作环节反井导硐、扩刷处理、砌壁等各种操作效率及操作速度问题，而且凭借规范的组织管理与严密的安全策略，促进了矿山暗竖井稳定优质状态下的迅速操作。该方法适合当下矿产开采方向，适用具备底部联通道的暗竖井在稳定优质状态下施工，使用前景良好，能推动暗竖井施工方法朝前发展。

参考文献

[1] 邓建明，刘志强，孙建荣，等.反井鉆机扩孔速度影响因素分析[J].煤炭工程，2019，51（12）：29-33.

[2] 胡修坤.反井钻机镶齿滚刀破岩机理及性能研究[D].徐州：中国矿业大学，2019.

[3] 黄明健，王祖辉.暗竖井小导硐反井钻机快速施工技术[J].采矿技术，2019，19（03）：102-104+107.