大型配套环保设备在斜坡道施工中的应用

2016-03-25赵海明李建奇张志雄

采矿技术 2016年3期

关键词：药卷炮眼凿岩

赵海明，李建奇，张志雄

(1.中国华冶科工集团有限公司天津第三分公司，天津 300000；2.太钢峨口铁矿，山西忻州市 034200)

大型配套环保设备在斜坡道施工中的应用

赵海明1，李建奇1，张志雄2

(1.中国华冶科工集团有限公司天津第三分公司，天津 300000；2.太钢峨口铁矿，山西忻州市 034200)

为确保斜坡道施工高效、安全、快速，并满足安全职业健康要求，通过对斜坡道施工方案的研究，确定采用大型机械化配套环保设备进行施工；实践证明，斜坡道采用大型机械化配套环保设备进行施工，不仅能提高生产效率，降低劳动强度，加快施工速度，井下工作环境得到了有效的改善，职工的安全职业健康得到了有效的保证，此施工技术所得的经验可以推广应用。

大型配套设备；生产效率高；斜坡道

0 前言

斜坡道作为矿山采矿主要开拓方式，在大型露天矿挂帮矿采矿中作为通往采区的主要通道，作为大型设备主要运输通道和作为安全通道等方面起着非常大的作用；结合目前国家对环境和职业安全健康的重视，选择合理的施工设备，即能够达到环保要求，又能够确保职工的职业安全健康，对施工企业来说是首要必须考虑的问题。2012年我单位承建了山西太钢峨口铁矿露天转地下一标段斜坡道工程，在设备选型上，施工方法选择上，本着环保和确保职业安全健康原则，采用了大型机械化配套环保设备进行工程施工，不尽生产效率高，施工速度快，降低劳动强度，还能确保井下的工作环境，职工的安全职业健康得到了有效的保证。

1 工程概况

山西太钢峨口铁矿露天转地下一标段工程斜坡道，全长2700 m，从1672 m标高水平到1684 m水平开始分两个分支，一条延伸至1692 m水平，做为通往尾矿库方向主要通道，一条是延伸至1846 m标高水平，主要为南东挂帮矿采区提供服务，垂直高程174 m，9个分层，每个分层18 m，第一个分层1684 m，斜坡道坡度为15%，中间有两个“8”字型曲线，斜坡道断面面积为20.04 m2，1/3B三心拱。

2013年3月初开始施工，由于在高边坡上开硐，地质条件复杂，岩石破碎，从1672 m水平开始由135 m段采用人工施工，短掘短支，钢拱架支护，到1684 m水平，岩石变好，岩石硬度系数在f＝8～13，2013年6月24日开始采用了大型机械化配套环保设备施工，到2014年11月24日，累计施工1650 m，施工过程中，遇到了不良绿泥岩地段150 m，采取短掘短支，钢拱架支护，用时3个月。

2 大型机械化配套环保设备应用

2.1 1Boomer281掘进台车的应用

该台车，柴油驱动，电动凿岩，具有性能优越，结构紧凑，凿岩速度快，效度高，作业环境好，污染小等特点。

(1)凿岩:采用Boomer281掘进台车凿岩，L＝4350 mm钻杆，Φ76 mm扩孔钻头，Φ45 mm柱齿合金钻头，掏槽眼眼深4.0 m，辅助眼及周边深3.8 m。技术人员在凿岩前，按设计标设出巷道开挖轮廓线，将点出炮眼，将标设出钻眼深度的基准线，以确保施工人员凿岩时各种炮眼能钻到同一垂直面上；凿岩前根据中心线将整个台车调平；先凿7个特征点炮眼:起拱线小弧交点炮眼，大小弧交点炮眼，拱顶炮眼，1 m腰线炮眼，推进梁与中心线平行，用坡度规标定坡度，确保推进梁坡度与设计坡度相一致，凿完特征点炮眼后，将标杆插入特征点炮眼，外露2 m左右，为凿其它炮眼作对照标杆，以确保其它炮眼的坡度、平行度的准确性。

(2)炮眼布置和爆破参数。炮眼Φ76 mm空孔布置5个，中心孔在巷道中心线，距1 m腰线0.4 m上位置，其它空孔以此为中心，以Φ600 mm在上下左右均匀布置成垂直十字型；掏槽眼采用8孔掏槽，其中在五空孔十字联线以中心空孔为中心，以Φ300 mm圆与十字联线交点上均匀布置4个掏槽孔，在其它4个空孔中间以Φ600 mm均匀布置4个掏槽孔，空孔和掏槽孔孔深4.0 m；四层辅助孔，第一层辅助孔与掏槽孔同心(也称辅助掏槽孔)，在Φ600 mm上均匀布置7个炮孔，孔距360 mm，第二层3个压顶辅助孔，第三层11个辅助孔，第四层18个辅助孔，孔间距拱顶600～700 m，墙部700 mm左右，其中距腰线300 mm7个四层辅助孔在一个平面上作为台孔，辅助孔孔深均为3.8 m，四层辅助其它11个孔距离周边孔500～550 mm，及光面层厚度500～550 mm；周边孔在距离设计轮廓线100 mm布置，炮孔间距500～550 mm共布置23个，孔深3.8 m；底孔布置在1 m腰线下0.9 m位置，孔距650～700 mm，共布置9个，孔深3.8 m；炮孔孔深为以基准线测量出的孔深。

(3)装药:掏槽孔装药长度按孔深的90%装填，一层辅助孔按孔深的84%～85%装填，其它辅助孔及底孔按78%～80%装填，周边孔按孔深的55%～58%装填；孔底装1～2卷药，起爆药卷放在距孔底第2～3药卷；周边孔采用空气柱间隔装药，药卷之间用导爆索联接引爆，实现导爆索与起爆雷管及起爆药卷孔底联接孔内引爆；堵孔，采用炮纸堵塞，每个孔至少堵填200 mm以上。装填过程中要将所有药卷聚能穴和非电雷管的聚能穴均朝向孔口，装填时，将药卷塞入炮孔，用炮棍将药卷送入孔中，确保药卷头尾紧密相接，装填起爆药卷时一手抓住脚线，用炮棍轻轻送入，使脚线始终处在绷紧状态，特别是在堵塞时，以防孔内脚线打折；加工起爆药卷时，确保雷管和药卷聚能穴方向一致，在距药卷聚能穴一端三分之二处将雷管插入药卷内，雷管脚线顺着药卷另一端绕过，用胶带将雷管段及脚线绕弯段紧紧缠牢。周边孔起爆药卷加工是将导爆索一端从药卷头部插入100 mm左右，顺着药卷用胶带缠牢，导爆索平送到孔内，中间及孔口药卷与导爆索贴紧。

非电雷管均采用半秒非电雷管，脚线长5 m；炸药为2号岩石乳化炸药，药卷Φ32 mm，长度200 mm，每卷重量0.15 kg。

(4)起爆顺序:所有炮孔均实行孔底起爆；一层4个掏槽孔→二层4个掏槽孔→一层7个辅助孔→二层3个辅助孔→三层11个辅助孔→四层18个辅助孔→23个周边孔→9个底孔，以此实现微差光面爆破。

(5)联线起爆:孔外联接均采用一段非电雷管，孔内非电雷管每20发为一组，共分5组，将每组拢在一起，使得每根脚线处于绷紧状态，用胶带在绷紧处将其缠牢，在距绷紧处100～150 mm处将脚线拢在一起捋直，用胶带缠牢，将两发一段非电雷管反向放入100～150 mm脚线拢中间，将两发雷管脚线顺向绕一圈后，并在孔内脚线拢，用胶带一并与脚线拢及两发非电管缠牢；再将二级联接管按上述方法将其拢在一起，在二级联接脚线拢中间安放一发一段非电雷管，方法同上，每一级联接，脚线均要处在绷紧状态，二级联接，可采用将其绑在固定的杆件或石块上，使其处于绷紧状态。最后一级联接，将一发一段非电雷管脚线一端用刀切齐，将非电导爆管一端用刀切齐，将两段导爆管插入60 mm长的Φ4.5 mm塑料套管内，两个端头必须对齐贴紧，用胶带将套管两端缠紧、挂起，在操作过程中，必须防止水、杂物等进入导爆管中，非电导爆雷管脚线只有在实现联接时才将其一端切掉，导爆管一端，在联接时，将其一端切掉100 mm左右，再联接。将导爆管顺巷道放到安全地点，将其用刀切断，将铜质导线一端用刀切齐插入导爆管10 mm左右，再将铜质导线与远程电子引爆机联接引爆。

2.2 通风配套设备应用

通风主要目的有三个:第一是将新鲜风运送到掌子面；第二是将炮烟、尾气等有毒有害气体排出硐外，第三是加快硐内空气流动；考虑到巷道独头距离远，本着节约成本原则，独头巷道300 m内采用2BKJ8/30风机，Φ800胶质助燃风筒，满足通风要求；独头巷道300 m以外采用2BKJ8/55通风机，Φ800胶质助燃风筒，随着工作面的逐步推进，在巷道变坡处和弯道处加若干台11 kV局扇向硐口方向吹风，以加快污风排放速度。起爆后5 min，等炮烟从爆堆中扩散出来后，再开通主通风机和局扇，300 m巷道内通风时间在20 min内能满足要求，大于300 m巷道内通风时间控制在40 min能满足要求；在出碴过程中，主通风机和局扇也同时开着，以凿岩装载过程中，主通风机间隔开通，满足要求。

2.3 配套出碴设备的应用

装载设备选择两台CLG856轮式装载机交替使用，牚子面装碴地点距装车地点单程最远运距200 m，该设备动力大，爬坡能力强，装载效率高，适合在大断面巷道中作业；在尾气排放中采用了尾气水洗过滤净化装置，以使尾气排放达标、环保。

运输设备选择3台AJK15矿用卡车，该设备运输能力大每次每车能运输7 m3，爬坡能力强，最主要是尾气采用催化裂化、水洗净化装置，排放达标，非常环保，平均运距0.8 km，每小时能运2.5趟，即每小时每车能运出17.5 m3虚碴。

清底及掌子面排险，采用1台小挖机，即方便、灵活又速度快，还安全环保。

配套作业:在巷道爆破出碴时，将3台矿用卡车依次停在倒车硐附近，1台停在倒车硐内，2台停在倒车硐下坡处，当装载机装碴到倒车硐开口下坡处，停在倒车硐内矿用卡车倒车出硐，车斗朝外，装载机将碴装入车斗内，以此重复3次，矿用卡车进硐，装载机继续到掌子面铲碴，2台停在倒车硐外的矿用卡车开到硐上坡处，硐内卡车出硐，将碴运至硐外排碴场，倒车硐外2台卡车，1台进硐等待装碴，另1台停在硐外下坡处待命；当掌子面碴剩余小部分时，将小挖机开到掌子面进行清底作业和对掌子面进行排险作业。

2.4 实际主要经济技术指标

平均循环进尺:3.4～3.6 m；月平均进尺:155～185 m；岩石硬度系数:f＝8～13；炮孔数量:80～88个；炸药单耗:2.3～3.0 kg/m3；雷管单耗:1.35～1.51发/m3；导爆索:0.581 m/m3；钎杆单耗:0.242根/100 m3；钎头单耗:1.124个/100 m3；用电耗: 4.603°/m3；用水单耗:0.224 t/m3。

3 体会

结合目前国家对环境和职业安全健康的重视，搞矿山建设，选择大型环保设备，提高机械化程度，提高劳动生产率，创建良好的井下工作环境，确保职业安全健康，是必然的趋势；山西峨口铁矿露转地一标段斜坡道工程施工就是个例证，业主、监理对大型环保设备选择、施工速度及质量非常满意。

(1)对Boomer281掘进台车、井下矿用卡车等大型设备的操作人员、维修人员、技术人员进行施工前的培训，过程中培训，掌握操作机能，提高技术水平，在施工过程中不断总结，对设备的使用寿命、巷道的成型质量、提高进尺、确保安全等都是非常重要的。

(2)在通风供电方面，随着工作面推进，根据实际情况，采用不同的通风供电设备，不但能满足施工要求，还能节省成本。

(3)随着工作面的推进，形成水沟，并日常维护，与硐外排水系统沟通，工作面做临时截水坝，将水引至水沟，在硐内做若干沉淀池，施工用水经沉淀后，部分收集起来，即能满足了Boomer281掘进台车施工用水排水的要求，保证了井下路面的平整干净不积水，还节省了成本。

(4)凿岩深度用基准线控制，炮孔坡度用巷道中心线、坡度规和特征炮孔插标杆控制，所以每次凿岩前，测放中腰线，标设炮孔深度控制基准线，划轮廓线，标设特征炮孔，技术人员现场交底，跟踪指导是非常重要的工作。

(5)对大型设备不超负荷工作，做好日常点检保养维护，定期检修，对易损件如油管、油封、水封等及时更换，不带病作业，对确保大型设备正常使用起着非常重要的作用。

(6)及时收集易损件和常损件如钎杆、钎头的消耗，定期盘点，掌握规律，形成定额，提前储备，对确保施工进度起到很大的作用。

(7)对Boomer281掘进台车、井下矿用卡车等大型设备来说，只施工一个工作面，不能完成发挥其最佳效能；如果有三个工作面其效能会发挥的更大。

(8)对Boomer281掘进台车、井下矿用卡车等大型设备适合在断面面积14 m2的巷道中施工，20 m2以下的巷道断面爆破参数须进行调整，不适合14 m2以下的巷道断面；另外，Boomer281掘进台车适合于上坡巷道施工，特别是对上向斜坡道更是如此。

(9)在施工过程中，如遇到不良地质，围岩不稳定，即时采取支护，爆破参数根据实际情况进行调整，如炮孔深度调整为3.0～3.5 m，炮孔数量调整为70～80个，炸药单耗调整为1.9～2.3 kg/m3；采用一炮一支的短掘短支施工方式；支护方式根据岩石情况采取素喷砼支护，喷锚网喷支护，钢拱架支护等方式，以确保施工安全。

4 结论

山西太钢峨口铁矿露天转地下一标段斜坡道工程采用大型配套环保设备进行施工，机械化程度高，能力大，速度快，提高了施工生产效率，降低了劳动强度，井下工作环境得支有效改善，职业安全健康得到了保证。实践证明，采用Boomer281掘进台车、井下矿用卡车等大型配套环保设备在矿山井下大断面巷道包括斜坡道在内的掘进施工中可以推广应用。

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