探礦坑道工作面破碎層鑿巖防卡釬方法研究

王劍武

（武警黃金指揮部教導(dǎo)大隊，湖北襄陽441002）

探礦坑道工作面破碎層鑿巖防卡釬方法研究

王劍武*

（武警黃金指揮部教導(dǎo)大隊，湖北襄陽441002）

主要介紹了在地質(zhì)探礦坑道工作面破碎巖層中鑿巖防止卡釬，順利成孔的方法與技術(shù)措施，為快速通過破碎層，減輕勞動強(qiáng)度，減低工程成本，提高施工效率提供有益借鑒。

探礦坑道；破碎層；鑿巖

1 問題的提出

多年來，我部野外地質(zhì)探礦施工隊在探礦坑道掘進(jìn)施工過程中，由于以金為主的多金屬成礦地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的固有特點(diǎn)和以石英巖代表的成礦巖層固有特性，經(jīng)常要遇到大小不同的地質(zhì)構(gòu)造和多種巖層互換，其中，對采用常規(guī)的坑道掘進(jìn)方法鑿爆法施工影響最大是鑿巖、爆破的效果和質(zhì)量，因為，不同的地質(zhì)構(gòu)造和不同的巖層巖性，將決定著不同的鑿巖、爆破技術(shù)方法的實(shí)施，這對于作為探礦坑道主要掘進(jìn)工序的鑿巖、爆破來講極為重要。優(yōu)質(zhì)高效的鑿巖、爆破效果，不但決定著坑道的施工速度、成本和質(zhì)量，對坑道后期維護(hù)與安全也起著決定性作用，而鑿巖效果從根本上決定著爆破效果。不同類型、大小的破碎構(gòu)造存在，坑道鑿巖不可避免的要在破碎巖層中進(jìn)行，為此，解決好破碎層鑿巖問題是實(shí)現(xiàn)坑道優(yōu)質(zhì)高效掘進(jìn)的關(guān)鍵。

使用輕型風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆鑿破碎巖層時，經(jīng)常遇到的是卡釬問題，同時被卡釬具往往極不容易從炮眼中拔出，有時強(qiáng)行外拔耗用幾個小時，才能拔出一根釬具，操作不當(dāng)還可能損壞鑿巖機(jī)，甚至有時根本拔不出，只能作報廢處理。若遇到當(dāng)班工作面上所鉆鑿的炮眼穿巖層全部是破碎層時，則逢打必卡、打一卡一，根本無法正常鑿巖，這不但廢工廢時廢料，還嚴(yán)重影響施工生產(chǎn)正常進(jìn)行，對此，我們進(jìn)行了專題研究，采取綜合措施有效解決了破碎層鑿巖卡釬關(guān)鍵性難題，取得了經(jīng)驗性成果，在我部得到了廣泛應(yīng)用。

2 卡釬機(jī)理研究

我部野外施工隊大都使用輕型氣腿式風(fēng)動鑿巖機(jī)鑿巖，如YT23、YT24、YT27等型號，釬具常用外六方（對邊22mm）中空碳素鋼活動釬子和一字馬蹄型釬頭（?38mm～?42mm），釬頭穿過破碎層，由于釬桿和釬頭的不斷敲擊震動和回轉(zhuǎn)，使已經(jīng)鑿出的炮眼壁內(nèi)破碎松動的碎小巖塊向炮眼中心移動匯集，也稱掉塊，由于釬桿外徑比釬頭外徑小，從炮眼壁內(nèi)掉落的巖塊就卡在釬桿與釬頭結(jié)合部周圍，堵塞炮眼，濕式鑿巖通常排粉壓力不大，釬桿與炮眼壁間的環(huán)狀間隙又小，巖塊的阻擋使排粉不暢，連續(xù)鉆鑿炮眼，時間一長，被堵巖粉終將釬具卡住，釬具將無法回轉(zhuǎn)及向外抽動，此屬嚴(yán)重卡釬事故。即使強(qiáng)力吹洗炮眼，把炮眼內(nèi)巖粉全部吹洗干凈，釬具也無法外拔。由于碎小巖塊被卡在釬頭同釬桿連接部突肩處，一般的處理方法見效甚微，即便人力強(qiáng)行外拔，也只能把釬桿拔出，釬頭仍留于炮眼內(nèi)，此炮眼只好作廢，這勢必改變工作面的炮眼排列方案及爆破參數(shù)，嚴(yán)重影響裝藥爆破效果，打亂整個掘進(jìn)工序。因此，必須有效解決破碎層鑿巖卡釬問題。

3 防卡方法對策

坑道工作面前方要穿過的巖層情況，在未鉆鑿炮眼之前，永為未知，因此，為保證順利鑿巖，鉆鑿第一個炮眼時要密切注意炮眼中巖粉排出情況，及鑿巖機(jī)工作情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)排粉突然中斷，同時伴有鑿巖機(jī)工作不良，回轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，此時應(yīng)向外抽動釬具，觀察是否有遇到破碎巖層的跡象，若有鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)和抽動阻力加大現(xiàn)象，應(yīng)特別注意判明破碎巖層位置和破碎程度，如若鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)和抽動阻力增加不大，則表明巖石破碎程度不大，可繼續(xù)鑿巖，但應(yīng)小心操作，不可盲目快速鉆進(jìn)，應(yīng)減小鑿巖機(jī)軸壓。正確的操作方法是，氣腿加壓要小，給進(jìn)要慢，水量要大，鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)要快，并來回串動釬桿以造成破碎掉塊處巖石的重復(fù)破碎，盡量把掉入炮眼內(nèi)的巖塊破碎干凈，待感覺鑿巖機(jī)工作平穩(wěn)，已經(jīng)穿過破碎巖層后，方可開全風(fēng)大打，正常鑿巖。

但當(dāng)鑿巖機(jī)回轉(zhuǎn)和抽動阻力增加較大以人力不能輕易活動釬具時，則表明巖石破碎嚴(yán)重，此時如若按上述方法處理不能湊效時，不能盲目蠻干，應(yīng)科學(xué)判明具體情況，使用拔釬器并盡可能來回轉(zhuǎn)動釬桿，盡快拔出釬桿，爭取連同釬頭一同拔出，否則，擱置時間越長越不易外拔，形成埋鉆事故，裝藥爆破后釬具十之八九變形嚴(yán)重，成為廢品。

當(dāng)判明工作面已確實(shí)遇到破碎程度較大的巖層時，工作面余下的炮眼應(yīng)更換以下專用組合釬具鉆鑿，將取得事半功倍的效果，防卡性能極佳（如圖1、圖2所示）。

圖1 組合釬具

圖2 釬套結(jié)構(gòu)示意圖（單位：mm）

在釬頭與釬梢連接處，釬頭突肩至釬桿增設(shè)一錐套，錐套內(nèi)孔成六方形，尺寸略大于釬桿六邊尺寸，同時在錐套中間部位向大頭端三角對邊對稱成2°錐面，同釬桿錐緊，以鎖定套環(huán)不致串動。若釬桿釬梢連接處錐度不合適可稍加修磨，這樣的組合釬具完全可有效防止由于炮眼內(nèi)巖石掉塊卡住釬頭造成卡釬事故，破碎巖塊可順著錐套外錐面被擠向眼壁周圍空隙，順利外拔釬具。同時，錐套并不改變原釬桿、釬頭結(jié)構(gòu)尺寸，通用性好，一旦遇到破碎巖層鑿巖，即可裝配使用，方便靈活，在施工生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)反復(fù)使用驗證，效果極好，得到了施工人員普遍認(rèn)可。

4 結(jié)論

經(jīng)過深入細(xì)致地分析研究和反復(fù)實(shí)踐論證，坑道工作面破碎層鑿巖卡釬難題已得到圓滿解決，所制專用組合釬具已在我部全面推廣使用，有效保證了地質(zhì)探礦坑道優(yōu)質(zhì)高效施工。但在具體工程中，應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)，以便取得更好效果。

（1）應(yīng)密切觀察工作面巖石變化情況，注意判明破碎巖層的位置和破碎程度，據(jù)此采取科學(xué)有效的、與之相適應(yīng)的處理方法；

（2）鑿巖時應(yīng)精力集中，規(guī)范操作，防止盲目蠻干，弄巧成拙；

（3）盡可能安排技術(shù)熟練的鑿巖工鉆鑿破碎層炮眼；

（4）使用專用組合釬具鉆鑿炮眼時，為保證炮眼裝藥順暢，取得較好的爆破效果，掉入炮眼內(nèi)的所有碎塊巖石或雖未完全掉入炮眼但影響裝藥的探頭石，都應(yīng)破碎，為此，應(yīng)來回串動組合釬具，使這些巖石重復(fù)破碎完全，用吹沙管送高壓風(fēng)吹出炮眼；

（5）當(dāng)破碎巖層較厚、破碎程度很大時，最好采取淺眼多循環(huán)的作業(yè)方法穿過。

[1]陳際福，黃志強(qiáng).掘進(jìn)工程（第一分冊）[M].北京:地質(zhì)出版社, 1994.

[2]《機(jī)械設(shè)計手冊》編委會.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1983.

TD421

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1004-5716(2015)02-0183-02

2014-03-07

王劍武（1966-），男（漢族），河南洛陽人，副教授，現(xiàn)從事探礦工程與控制爆破工程的教學(xué)與研究工作。