导轨式中深孔凿岩机水平落矿在薄矿体中的创新应用

导轨式中深孔凿岩机水平落矿在薄矿体中的创新应用

张爱平

山东黄金矿业（玲珑）有限公司  265400

摘要：传统的溜矿法至少需有1.2m的人员作业空间，对窄矿脉而言增加了矿石的贫化。为解决浅孔留矿法开采窄矿体时存在的贫化大和效率低及上采安全问题，引进了中深孔水平压矿采矿法；此作业方法不受作业空间限制，可减少矿石的贫化，提高效率，同时人员无需进入采场，保证作业人员安全。

关键词：导轨式；中深孔凿岩机；水平落矿；薄矿体

一、钻机参数

钻机型号：ZQS-100B，钎杆：50*1000mm，钻头：Ф65mm，钻孔深度：20-50m，钻孔方向：360°，风压：（0.6-0.8）MPa,水压：（0.8-1）MPa。

二、采场要素

长：30m，宽：矿体厚度≤0.6m时，采幅为0.6-0.8m，矿体厚度大于0.6m时，采幅为矿体实际厚度，高：40m，倾角80°左右，矿岩稳固。高密实强度高，施工效率短，综合成本低，水泥用量低，水化热低，体积稳定，减少或免除凿毛等。

三、 采准工程布置

1、主要采准工程规格：

脉外巷：2.5m×2.5m； 出矿穿：2.2m×2.4m； 中央天井：2.7m×1.5m。现场辅助设施：现场安装除尘雾炮机，定期对现场进行喷水处理，减少矿区扬尘。施工方便，无湿作业，无需大型施工机械，无需现场固定设施。

2、采准工程施工顺序及要求

①、脉外巷、出矿穿、中央天井同时施工。既可实现集中供水，供井下全体人员饮用，又可分散在人员相对集中的区域。钢级较低，壁厚较大，在满足性能要求的基础上，可大幅度降低勘探开发成本。

②、中央天井脉内布置，采用YT28钻机施工，要求全断面一次成型。随上掘正规木支护，直至贯通上部中段。在施工过程中，每次提出的钻碴应由其他施工机械随时运至指定地点。井下钻机：当钻孔直径小于150毫米时，除使用凿岩机外，还可采用80~150 mm的小直径潜孔钻。

③、上部中段提升设备及钻机安装完毕，釆准工程完成后形成完整的通风系统。施工不受季节和天气的限制，适用于各类工程，包括新建、抢修工程、饮水工程等。所有施工必须注意安全第一，文明施工，一切安全隐患和事故均由施工单位（乙方）负责。

四、 回采工艺

（一）施工

首先自上而下施工所有炮孔（正规木支护顺路随着凿岩逐步拆除）。后期装药放炮阶段，采用自下往上分层回采。炮孔布置水平上仰3°，深度15m，钻头直径50mm,水平炮孔布置采用“之”字型布置。每排炮孔间距为0.7m。爆破采用耦合连续装药导爆索+导爆管雷管联合起爆网络，非电导爆管微差起爆系统起爆,利用DBG-3C型远距离击发器引爆。

（二）凿岩

吊罐下放至施工高度后，将吊罐底部的丝杠顶住顺路上下盘从而固定吊罐。均固定牢靠后，作业人员开始在吊罐中操作改装的ZQS-100B钻机进行凿岩，凿岩过程中使用钻机扶正器避免钻杆跑偏。钻机就位后，进行系统连接、试运转，确保设备正常运转，各系统运行正常后试运转，各项参数正常后按顺序钻进。

（三）装药爆破

人员和装药器通过绞车下放吊罐至各炮孔高度，人员在吊罐内对炮孔进行装药。装药采用颗粒状的乳化炸药，耦合连续装药，装药长度14m，炮泥堵塞长度1m。每次爆破2排。爆破采用耦合连续装药导爆索+导爆管雷管联合起爆网络，非电导爆管微差起爆系统起爆,利用DBG-3C型远距离击发器引爆。（应着重控制孔口不装药长度，不装药长度宜1.0~1.5m。可以第一排1.0m，第二排1.5m或更大，以防止挤压破坏上部未装药炮孔的眉线。

五、经济分析

（一）采矿爆破材料消耗对比：

经相关咨询，爆破效果较好的颗粒炸药（含TNT）9.23元/kg，粒装铵油炸药5.93元/kg。乳化炸药：5.33元/kg（省外），5.46元/kg（省内）；导爆索价格：1.6元/米；导爆管：1-5段：1.65元/个，6-10段1.72元/个。粗略估计，采矿成本约为35元/吨，运输成本约为50元/吨。

水平中深孔：炸药：孔（排）距0.7米（根据高校研究提供），炮孔总数为114个，单孔装药量计算公式为Q=1/4×πd2×装药密度×L×装药系数（d炮孔直径为PVC管内径36.8mm,L孔深为14米，装药密度取800kg/m³，装药系数取0.9），单孔装药量Q为10.71kg，整个采场采矿消耗炸药1221kg。

导爆索：114个×15米=1710米，取1800米

导爆管：114个

PVC管：1710米

合计成本：1221kg×5.93元/kg+1800米×1.6元/米+114个×1.65元/个+20个（起爆管）×1.72元/个+1710米（PVC管）×5元/米=18893元

经分析，水平中深孔爆破材料消耗成本高的原因主要是增加了导爆索和PVC管的成本8327元。其余费用计入管理费用，经计算，单位原矿石采选管理费用为0.97元/吨。根据《开发利用方案》，单位原矿石选矿的职工薪酬费为0.58元/吨，本次评估采用0.58元/吨。

降低贫化率方面

水平中深孔可最大限度控制采幅，例如，回采0.6米窄矿脉时，水平中深孔可控制在0.6-0.8米采幅，相较于浅孔留矿最小1.2米采幅，极大程度减小了贫化。通过以上数据分析，连采机月平均单进水平提高了2.5倍，日最高进尺提高了3.25倍，提高了掘进效率。

（三）安全性方面

浅孔留矿法回采，工人暴露在采场顶板下，凿岩、爆破、平场等作业安全性低。水平中深孔采矿，工人不用进入采场，安全性大大提高。经过采出数据分析，水平压矿比浅孔留矿效率提高65%，共需人次少用322人次，贫化率减小41.6%（少采0.5m宽度毛石），同时人员无需进入采场确保了作业安全。

结论：综上所述，钻井施工技术水平的提高对煤矿建设乃至矿山工程建设的发展具有重要意义，并取得了良好的经济效益和社会效益。矿山机械的发展也应坚持可持续发展，坚持自主创新，提高产品质量和技术水平。在中国工业化发展的重要历史时期，探矿钻机的技术革新与发展也是至关重要的。

参考文献：

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