山特維克DL-421深孔鑿巖臺車在大紅山鐵礦的應(yīng)用

趙靈君 蘇培海

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司 云南玉溪 653405）

山特維克DL-421深孔鑿巖臺車在大紅山鐵礦的應(yīng)用

趙靈君 蘇培海

（玉溪大紅山礦業(yè)有限公司 云南玉溪 653405）

大紅山鐵礦400萬t/a二期采礦工程采用無底柱分段崩落法30m×20m的高分段結(jié)構(gòu)參數(shù)，這在全世界礦業(yè)發(fā)展史上尚屬首次。本文主要介紹了針對該采礦方法選擇的山特維克DL-421深孔鑿巖臺車的鑿巖參數(shù)選擇。

山特維克DL-421鑿巖臺車；高分段大間距分段崩落法；多機(jī)芯鑿巖；炸藥單耗；裝藥密度

1 引言

大紅山鐵礦無底柱分段崩落法采用20m×20m的結(jié)構(gòu)參數(shù)已經(jīng)多年，技術(shù)成熟、先進(jìn)，并且形成了豐富的開采經(jīng)驗，在國內(nèi)類似礦山中起到了標(biāo)桿作用。在現(xiàn)有成熟參數(shù)及經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，大紅山鐵礦不斷創(chuàng)新和突破，并在400萬t/a二期采礦工程370m、340m兩個分段采用30m×20m的高分段無底柱分段崩落法結(jié)構(gòu)參數(shù)，這在全世界尚屬首次，且無經(jīng)驗可借鑒。

針對30m的高分段結(jié)構(gòu)：①遇到的難題便是中深孔深度及鑿巖難度的大幅度增加；②如何選擇合適的鑿巖設(shè)備及合理的鑿巖參數(shù)決定著采區(qū)最終的爆破效果、出礦效率、貧化率的大小，故鑿巖設(shè)備及鑿巖參數(shù)的合理選取對礦體開采起到至關(guān)重要的作用。

2 高分段無底柱分段崩落法

大紅山鐵礦一期400萬t/a井下采礦工程采用高分段、大間距無底柱分段崩落采礦法及先進(jìn)的無軌采掘及裝運設(shè)備，分段高度20m，進(jìn)路間距20m，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐，該結(jié)構(gòu)參數(shù)的開采工藝已經(jīng)很成熟，并取得了較好的回采效果。隨著一期礦體的逐漸縮減，大紅山鐵礦已逐步進(jìn)入二期400萬t/a井下采礦工程的開采，為了更好的接替一期采礦工程，二期工程沿用了高分段、大間距無底柱分段崩落采礦法，并且將340m、370m兩個分段高度提高至30m，至無底柱分段崩落法應(yīng)用以來是獨一無二的，這是大紅山鐵礦在多年經(jīng)驗及技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，同時也作為重點、難點工程進(jìn)行攻關(guān)。

3 山特維克DL-421深孔鑿巖臺車性能

SandvikDL-421-15是一種電液控深孔鑿巖臺車，孔徑范圍89～127mm，孔深可達(dá)54m，大紅山鐵礦二期采礦工程深孔鑿巖選取102mm直徑。

4 臺車鑿巖參數(shù)試驗比較及確定

4.1 鑿巖臺車地表試驗

由于選用的山特維克DL-421鑿巖臺車是適應(yīng)于二期采礦工程各分段采切工程的巷道規(guī)格，為確保臺車能順利到達(dá)工作面，首先在地表進(jìn)行尺寸試機(jī)試驗。

340m、370m分段鑿巖進(jìn)路規(guī)格為6×4.1m，形狀為1/5拱高三心拱，根據(jù)此規(guī)格按照1：1的比例在地表制作了槽鋼巷道拱架模型，在巷道模型下按鑿巖機(jī)的鑿巖特點和井下中深孔的施工要求進(jìn)行試驗，分別進(jìn)行了鑿巖設(shè)備鑿巖中心左右移動距離，不同位置鑿巖中心對巷道高度的要求、不同鑿巖中心位置鑿巖邊孔角和整體移動鑿巖設(shè)備位置等方式進(jìn)行試驗。

試驗結(jié)果如下：

4.1.1 鑿巖設(shè)備位于巷道中心位置的試驗情況（方案一）

（1）鑿巖中心位于設(shè)備正中心時，其作業(yè)時鑿巖中心對應(yīng)的巷道高度要求在4m以上，可以鉆鑿0°以上任意角度的鉆孔。

（2）設(shè)備的鑿巖中心從設(shè)備中心位置左右移動范圍在0～1.5m之間，其中設(shè)備具備鑿巖條件的范圍是0～0.65m和1.05～1.5m兩個區(qū)間；1.05m處設(shè)備鑿巖時的巷道高度要求在4.3m以上，才能正常鑿巖，距離在1.05m以上時巷道要求高度更高，因此在現(xiàn)有巷道盡寸上設(shè)備鑿巖中心向左右移動1.05～1.5m是不可行的。鑿巖中心向左右移動到0.65m處時剛好處于能否鑿巖的臨界值，為確保能順利正常鑿巖，選定試驗位置在0.6m處.該處設(shè)備正常鑿巖時的巷道高度必須在3.9m以上，鑿巖邊孔角必須在 60°以上（邊孔角分別試驗了 45°、50°、55°、60°等四個角度，其中45°不可以鑿巖，50°可以鑿巖、55°不可以鑿巖，60°以上可以鑿巖）。

4.1.2 鑿巖設(shè)備在巷道中整體左右移動的試驗情況（方案二）

（1）在巷道模型下，鑿巖設(shè)備鑿巖中心位于設(shè)備中心，其鑿巖設(shè)備即能移動到，又能實現(xiàn)正常鑿巖的范圍是巷道中心左右各0-1.1m～1.15m。最大移動距離取值左右各1m。

（2）設(shè)備中心及鑿巖中心移到距巷道中心1m的位置，鑿巖機(jī)可鉆鑿任意角度的鉆孔，設(shè)計巷道高度也能滿足鑿巖臺車的正常鑿巖高度，高度在4m以上。

試驗結(jié)論：從兩種鑿巖機(jī)芯布置方式、設(shè)備的機(jī)械化程度、鑿巖效率分析，方案一的施工藝較方案二簡單，自動化程度高，不需要整機(jī)移動，大大縮短了工序間的銜接時間，施工同樣的中深孔所用時間較方案二短，效率更高，故采用方案一的機(jī)芯布置方式。

4.2 鑿巖臺車深孔鑿巖參數(shù)的確定

4.2.1 最小抵抗線

根據(jù)深孔直徑D=102mm，計算得出最小抵抗線W，即排距。

W=（20～40）D=2.04～4.08m

根據(jù)二期采礦工程礦體普氏系數(shù)f=8-12，且參照一期采礦工程76mm孔徑，1.8-2m的排距，暫取W=2.4m。

4.2.2 孔底距

孔底距a=mW（m=1.0～1.3）=2.4～3.12m，參照一期采礦工程孔底距，最終確定二期采礦工程孔底距為2.6～3m。

4.2.3 深孔布孔方式的確定

根據(jù)設(shè)備特性和鉆臂與設(shè)備地梁的關(guān)系，當(dāng)設(shè)備位于巷道中心時，選擇大值0.6m機(jī)芯距，并根據(jù)深孔布置形式不同，最后得到以下幾種布孔方式：

圖1

此方案單排爆破面積S=599.93m2；總孔深L=326.88m；填塞長度L1=48m；裝藥長度L2=278.88m；102mm深孔按105mm直徑計算得出深孔截面積S=0.00865m2；單排裝藥體積V=2.412312m3=2412312cm3；單位體積裝藥密度按一期經(jīng)驗值1.089g/cm3取值，總裝藥量=2627.007kg；單排爆破礦量=5759.32t；則得出方案三的炸藥單耗=0.456kg/t；最大孔深39.56m（如圖2）。

此方案單排爆破面積S=599.93m2；總孔深L=296.72m；填塞長度L1=42m；

圖2

裝藥長度L2=254.72m；102mm深孔按105mm直徑計算得出深孔截面積S=0.00865m2；單排裝藥體積V=2.203328m3=2203328cm3；

總裝藥量=2399.424kg；單排爆破礦量=5759.32t；則得出方案四的

炸藥單耗=0.4166kg/t；最大孔深40.55m。

從單排總孔深、炸藥單耗、最大孔深等因素進(jìn)行綜合比較，最后得出較為合理的方案四。在方案四的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對布孔方式進(jìn)行優(yōu)化，加大深孔在巷道頂板處的孔口距，決定將方案中的最深孔布置于巷道中心處，即增加巷道中心的機(jī)芯，優(yōu)化為三機(jī)芯鑿巖，深孔總量、炸藥單耗等參數(shù)均未變化，而孔口距更為合理，如圖3。

圖3 最終布孔參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)圖

5 山特維克DL-421鑿巖臺車的試機(jī)

大紅山鐵礦4臺山特維克DL-421鑿巖臺車正常試機(jī)三個月以來已施工深孔70000m，臺班效率達(dá)到6000m/月，鉆進(jìn)速度0.7m/min，每臺用水量60L/min，經(jīng)過逐漸的磨合，鑿巖臺車各項指標(biāo)已經(jīng)接近于設(shè)計理論值，為二期采礦工程的生產(chǎn)持續(xù)及備采提供了保障。

6 結(jié)束語

山特維克DL-421鑿巖臺車經(jīng)過三個月的試機(jī)，不斷在鉆頭、鉆桿、鉆進(jìn)速度、水壓、推進(jìn)力等方面進(jìn)行改進(jìn)和更換，現(xiàn)已能滿足正常生產(chǎn)及備采需要，并已按照不斷計算和對比選取的鑿巖參數(shù)施工，現(xiàn)二期采礦工程切割槽已經(jīng)正常擴(kuò)槽，預(yù)計2016年4月將進(jìn)行進(jìn)路正排爆破，后期將根據(jù)實際爆破效果和礦石回收率及貧化率對鑿巖參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整，不斷創(chuàng)新高分段、大間距無底柱分段崩落法的應(yīng)用，同時也為其他類似礦山提供依據(jù)。

TD40

A

1004-7344（2016）13-0181-02

2016-2-15

趙靈君（1987-）男，采礦助理工程師，本科，主要從事采礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

蘇培海（1984-）男，采礦助理工程師，本科，主要從事采礦生產(chǎn)技術(shù)管理工作。