天井钻机在盲竖井施工中的应用

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摘 要：AT2000天井钻机在招金矿业股份有限公司大尹格庄金矿79线盲竖井施工过程中首次应用。大尹格庄金矿79线盲竖井肩负着该矿深部矿石的提升工作，对于该矿后续的生产起着至关重要的作用，为了以最快的速度完成井筒施工工作，该矿试探性采用AT2000天井钻机辅助施工，取得了非常好效果，通过对比表明：使用AT2000天井钻机辅助盲竖井施工在施工进度、安全生产、经济性上都有很大的提高，为其他矿山在盲竖井施工中使用该类设备提供了参考依据。

关键词：天井钻机；首次应用；盲竖井；安全高效

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.088

大尹格庄金矿为招金矿业股份有限公司直属企业，属于“储量大、埋藏深、品位低”的“大、深、贫”型矿山企业，目前年产黄金8万两，是国内黄金生产机械化程度最高的矿山之一。该矿-496m标高以上采用主井+副井+南北风井+辅助斜坡道的开拓系统，深部已经布置了多条盲竖井，但没有形成完整的开拓系统。设计院根据深部矿体走向延伸情况，确定建设79线盲竖井作为原主井的接力提升井，设计井深630m，井筒净直径5.5m，提升能力6000t/d，采用多绳塔式提升机，预计生产服务年限30年，满足-1010m水平以上的生产作业需要。

1 AT2000天井钻机简介及技术参数

AT2000天井钻机是由湖南有色重型机器有限公司设计并制造。该钻机采用双马达、全液压驱动技术，大扭矩、钻进无极调速、抗冲击性能好，与其他普通凿岩法相比，天井钻机具有效率高、成井质量好、操作安全、钻孔偏斜率小的优点；采用双油缸推进，钻进平稳、成井效率高，全新设计的机械手，设计合理，动作稳定可靠，极大减轻了工人的劳动强度。AT2000天井钻机主要用于地下矿山和其他工程的岩层中正向钻进φ250mm的导向孔并反向扩至φ2000mm的通风井、充填井或管道井等，也可作为矿山地下掘进大断面天井和溜矿井，钻井深度400m，钻进倾角60-90°。

2 79线盲竖井施工条件

79线盲竖井井口位于大尹格庄金矿主井-380m中段，使用天井钻机的前提条件是反向扩井时，能够在更深一层中段安装扩口刀盘，根据该矿目前生产作业条件，在-496m中段水平已经在位于该盲竖井位置形成巷道，这样就具备了从-380m中段至-496m中段利用天井钻机施工的基本条件；第二个条件是-496m水平具备出矸条件，目前该矿生产中段已经延伸至-616m中段，而且在-556m和-616m中段建有独立的矿石运输系统，该盲竖井产生的矸石将在-496m水平由地下装载机运至溜矿井处，放至-556水平，由10t电机车牵引4m?矿车，通过提升系统运至地表或其他中段进行采场回填工作。这样采用天井钻机施工盲竖井的两个基本条件完全具备。

3 传统施工工艺

3.1 钻眼爆破作业

这是一项主要的工作，采用钻眼爆破的方法主要施工工序为工作面钻眼爆破工作、装岩与提升工作，以及通风、排水、测量等辅助工作；在竖井基岩掘进中，钻眼爆破工作非常重要，占整个掘进循环时间的20%-30%，钻眼爆破的效果直接影响其他工序及井筒施工速度、成本；目前钻孔一般采用伞钻进行施工，深度一般控制在3-5m，用该设备打眼相对具有机械化程度高，劳动强度低、钻眼速度快和工作安全的优点。

3.2 装岩工作

目前采用中心回转抓岩机作业，它固定在吊盘的下层盘，抓斗利用变幅机构做径向运动，利用回转机构做圆周运动，利用提升机构通过悬吊钢丝绳使抓斗做上下运动来进行抓岩。

3.3 提升排矸工作

井下矸石通过吊桶提升到井口井架上翻矸台后，通过翻矸装置将矸石卸出，然后通过卡车或者其他运输设备排出，完成一个工作循环。

3.4 传统工艺施工的注意事项

（1）随着施工深度的增加，通风问题是施工队伍要充分考虑的问题，确保施工人员的安全施工；（2）炮孔利用率是影响进度的重要指标，施工队伍在凿岩施工中应制定爆破参数和编制爆破图表；（3）井筒排水工作也是施工方应重点考虑的方面，否则将影响正常的工作循环和下一轮的钻工施工及爆破效果。

4 天井钻机辅助施工盲竖井

4.1 硐室开凿

天井钻机的主机硐室利用-380m水平将来安装提升机的硐室，硐室底板要求平整，没有松石浮渣，在盲竖井筒中心线位置上浇筑工作平台混凝土基础，该基础平面与硐室底板在同一水平，并根据各单位现有设备情况铺设600-900mm轨道，按照天井钻机设备布置图进行设备布置，另外布置排水沟，架设动力电缆。

4.2 导向孔施工

使用天井钻机施工，不受供风条件影响，可24小时连续作业，导向孔直径可选用φ250mm和φ280mm均可，大尹格庄金矿使用的是φ250mm的导向钻头，每天两班制施工，每班两人，一人操作、一人辅助，施工118m导向孔用时3天。

4.3 反向扩孔

导向孔施工至-496m水平中段后，将导向钻头拆除，安装φ2000mm刀盘进行扩孔作业，仍旧采用两班制施工，每班两人，扩孔作业共计施工15天；扩孔结束后移除设备进行井筒刷大工作，目标刷大至5.5m。

4.4 刷大施工

（1）刷大施工采用伞钻施工，由于已经形成φ2000mm光面井，每次爆破效果非常好，炮孔利用率达到95%以上，爆破作业成本大幅度降低；（2）出矸工作采用小型挖掘机直接将矸石倒入光面井内，-496mm中段采用地下装载机进行除矸工作；（3）根据选择模板高度，施工一定深度后，进行井筒混凝土浇筑工作，井筒一次成型。

5 使用天井钻机施工盲竖井优势分析

（1）由于实现了-380m中段φ2000mm光面井的贯通，井筒刷大施工中，通风效果良好，给安全施工提供了巨大的保证；

（2）钻井施工中产生的水通过光面井流入-496m水平，无需进行井筒排水作业，连续施工性强；

（3）炮孔利用率达到95%以上，降低生产成本；

（4）所有产生的矸石，全部通过光面井放至-496m中段，不必采用抓岩机和安装专门提升设备，排矸效率提高，井筒刷大进度快；

（5）由于排矸方式的改变，对于井筒内的施工安全系数提高起到了较大的作用，工人的施工环境和条件得到了大大的改观。

参考文献：

[1]丁士昭，逄宗展.《矿业工程管理与实务》[Z].2014（04）：104-106.