唐钢石人沟铁矿露天转地下技术改造工程地质特征

唐钢石人沟铁矿露天转地下技术改造工程地质特征

1竖井地质特征唐钢石人沟采矿区位于河北省遵化市。目前的露天开采预计于2004年底结束。对此,矿山于2001年7月开始筹建露天转地下技术改造工程。设计的开拓系统有主井、副井、风井和水平运输巷道等。其中主要竖井为圆形井筒,直径Ø掘=4.8～5.1m,Ø净=4.5m,井口标高94.9m,井底标高-180m,井深274m,在井筒内布置箕斗用以提升矿石。工程水文地质:矿区范围内水系不甚发育,仅在东西两侧各有一条季节性小河沟。主竖井所有场地为前震旦系角闪片麻岩,浅部受风化和构造影响,裂隙发育,含风化裂隙潜水,水量不大,其主要补给来源为大气降水,竖井地下水位埋深8.7～9.16m。竖井在基岩风化带施工时,片麻岩可视为隔水层,雨季有孔隙水渗出,涌水量在4m3/h?左右。主竖井穿过的主要岩层有第四系覆盖层,厚度为3.0～3.2m,其下为一套前震旦纪片麻岩系。岩石一般呈灰至灰白色,中细粒变晶结构,片麻状构造;岩石的组成主要为角闪石,斜长石、黑云母和石英等。在井深约200m?以下的岩石为花岗片麻岩,呈肉红色,风化面为灰白色,组成矿物主要为石英、斜长石、钾长石,全晶质不等粒花岗变晶结构,片麻状构造。岩石硬度系数f=8～10。在井深262～281m?段有小规模断层带。2井筒下掘,深掘按照设计施工要求,主竖井的掘进必须采用光面爆破,以减少塌方量和支护量,降低基建成本,并提高井壁质量。每循环的井筒下掘施工,采取全断面凿孔一次爆破。在工作面上使用5台7655型凿岩机同时凿孔,孔深2.5m,每循环爆破进尺2m。2.1爆炸设备的选择选择乳化防水炸药,药卷规格32mm×200mm,重150g。选用导爆管非电起爆,段数为:1、3、5、7段。2.2单位炸药的消耗是多少？q岩石的普氏系数f=8～10,主竖井掘进断面面积s=18.1m2,q=1.82kg/m3。2.3炮孔直径凿孔采用7655型凿岩机,钻头直径38mm,成孔孔径?Ø=40mm。2.4成井深度0.80.9I=(L×M)/(24×N×M1×M2)=(50×24)/(24×27×0.8×0.9)=2.53(m)式中L——每月成井深度,m;N——每月掘进天数,喷锚支护时为27天;M——每循环小时数,取24h;M1——炮孔利用率,取0.8;M2——循环率,取0.9。炮孔深度I取2.6m。2.5单位空间下单位药剂消耗量q—炮孔数目?(H)H=(q×s×M1×L1)/(a×G)=(1.82×18.1×0.8×0.2)/(0.7×0.15)=50.2(个)式中q——单位炸药消耗量,kg/m3;s——井筒的掘进断面面积,m2;M1——炮孔利用率;L1——每个药包的长度,m;G——每个药包的重量,kg;a——炮孔平均装药系数,取0.7。炮孔数目H取50个。2.6射击孔的配置依主竖井开凿断面,炮孔布置如图1,编号1～4为掏槽孔,5～22为辅助孔,23～50为周边孔。2.7装药量的增加系数初步确定炸药消耗总量(Q):Q=q×s×I×M1=1.82×18.1×2.6×0.8=68.5(kg)各类炮孔中每个孔装药量的确定:(1)每个炮孔平均装药量(Q1):Q1=Q/H=68.5/50=1.37(kg/个)(2)每个掏槽孔的装药量(Q2):Q2=Q1×T1=1.37×1.2=1.65(kg)式中T1——掏槽孔装药量增加系数,取1.2。(3)每个辅助眼孔的装药量(Q3):H2=Q1/G=1.37/0.15=9.1H2取10个。Q3=H2×G=10×0.15=1.5(kg)(4)每个周边孔的装药量(Q4):H4=Q1×T2/G=1.37×0.9/0.15=8.22H4取8个。T2——周边孔的装药量系数,取0.9。Q4=H4×G=8×0.15=1.2(kg)(5)每个掘进循环实际炸药消耗量(W):W=Q2×N1+Q3×N2+Q4×N3=1.65×4+1.5×18+1.2×28=67.2(kg)2.8综合指标主竖井掘进的各项设计指标综合如表1、表2。3光面爆破效果光面爆破的炮孔凿孔一般先施工周边眼和掏槽眼,然后进行辅助眼施工。钻孔工作完成后以压风清洗炮眼,再进行装药爆破工作。初始施工井颈部分未优化爆破参数时,爆破效果不理想,每米井深净掘断面外塌方量平均2m3,施工中用混凝土砌注或喷射混凝土填补塌方部分,增加了出碴量和井建成本,且影响了施工进度。实施新的光面爆破设计后,通过近8个月井筒掘进施工,取得了较好效果,每循环炸药消耗量64.8kg,炮孔个数50～55个,炮孔深度2.5m,导爆雷管段别为3、5、7、9段或2、4、6、8段,每循环