浅谈冻结砾石层爆破技术

　　摘要：深厚砾石层爆破是我国矿山建设行业一直想突破而没有突破的难题，本文笔者结合我们在方庄矿一号井新主井359.18m深厚冲积层中成功的实现该项技术的突破的实例，分析了砾石层的爆破技术。
　　关键词：焦煤集团，深厚砾石层，爆破技术，井筒
　　一工程概况
　　焦煤集团方庄矿一号井新主井技改项目，由方庄矿有限责任公司投资兴建。该井筒设计净直径5.5m，设计深度576m，其中永久锁口8m，井筒深度534m，井底水窝25m。井筒穿过冲积层359.18m，砾石层占68.3％，423.35m以上井筒预计涌水量大，水文地质条件比较复杂，建设方论证确定采用冻结法施工。
　　一号井井筒自上而下穿过359.18m冲积层、211.15m下石盒子组岩层（含上部风化带64.17m）。第三、四系冲积层主要由粘土层、钙质粘土层、砂质粘土层、粘土夹砾石层、砾石层和砂层组成，厚359.18m。下石盒子组中、下部底层主要岩性由泥岩、铝质泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和中、粗粒砂岩组成。总厚度211.15m。其中从359.18～423.35m为基岩风化带，基岩风化带厚64.17m。
　　二冻结砾石层段掘进施工工艺选择及施工方法
　　由于第三、四系岩性以砾石层为主，全孔共有砾石35层，厚度183.03m，占第三、四系总厚度的51%，本孔砾石成份以石灰岩为主，并有少量砂岩、燧石灰岩砾石，砾径一般为5-100mm，个别可达100-300mm，分选性差，呈次圆状—次棱角状，多被粘土、钙质固结，呈半固结状态，固结物中常含有粗巨砂粒，局部可见小溶洞。粘土夹砾石共12层，厚度62.05m，占冲积层厚度的17.3%。两者相加，累计厚度245.08m，占冲积层总厚度的68.3%，砾石层在垂向上主要分布在孔深153.20m以浅，孔深153.20-275.0m之间砾石与粘土类相间出现。
　　根据这一特征，砾石层施工时，采取以下施工方法掘进：
　　a、首先，冻掘两项目部要配合默契，在冻结壁温度、强度、井帮温度达到安全要求情况下，严格控制冻结壁向井心内扩展，力争实现在净径范围内挖“糖心”。
　　b、当冻土刚入荒径位置时，人工以采用强力风镐、强力风铲（凿岩机去掉棘爪后安装风铲）、破碎机挖沟槽破土为主，配合中心回转抓岩机抓土。
　　c、当冻土入荒径较多时，糖心部分采用a的方法掘进，冻土部分采用强力风镐和破碎机，并结合控制放炮的方式进行刷帮。
　　d、当砾石层冻实时，采用全断面控制爆破的方式进行破岩，中心回转抓岩机装岩，具体炮眼布置详见爆破参数表1－1、表1－2。
　　e、若冻土在荒径以外，砾石层施工时，必须考虑片帮和抽帮问题，一是要将掘砌段高及时缩短至2-2.5m左右；二是要考虑打超前骨架或及时喷浆进行超前临时支护；三是提前考虑及时停下进行中间套壁，给冻结赢得时间，严防抽帮和井壁出现竖向裂纹，或者及时停下来等待冻结达到设计要求再向下掘进。
　　f、砾石层段，以抓岩机直接抓取及控制爆破为主要手段进行掘进，与高校联合，就冻土和砾石层爆破问题立项公关，同时借鉴国内徐楼矿井快速穿过砾石层的成功经验，指导方庄矿一号井砾石层段安全快速施工。
　　表土段爆破参数表
　　表1-1
　　序号 炮眼名称 眼数个 眼深米 角度(度) 装药量 起爆方式 连线
　　方式 装药结构
　　     卷/眼 Kg/眼   
　　1 掏槽眼 8 1.8 90 5 1.25 Ⅰ 并
　　
　　联 反
　　向
　　连
　　续
　　2 辅助眼 12 1.6 90 4 1.0 Ⅱ  
　　3 辅助眼 18 1.6 90 4 1.0 Ⅲ  
　　4 辅助眼 24 1.6 90 3 0.75 Ⅳ  
　　5 周边眼 42 1.6 85 2 0.5 Ⅴ  
　　合计 104    79   
　　备注 采用T220型防冻水胶炸药,药卷规格Φ35mm×200mm×280g
　　预期爆破效果表
　　表1-2
　　序号 名称 单位 数量
　　1 炮眼利用率 % 95
　　2 每循环进尺 m 1.5
　　3 每循环爆破实体岩石 m3 86.1
　　4 每循环炸药消耗量 Kg 79
　　5 每循环雷管消耗量 个 104
　　6 每米井筒炸药消耗量 Kg/m 69.3
　　7 每m3实体岩石炸药消耗 Kg/m3 0.92
　　8 每m3实体岩石雷管消耗 个/m3 1.2
　　9 每米井筒雷管消耗 个/m 69
　　10 每m3原岩炮眼消耗 m/m3 2.05
　　三砾石层接续施工方法
　　冻土进入荒壁较多，采用钻爆法施工。钻爆机具为：YTP—26型风钻，配22mm中空六棱柱钻杆，Φ42mm一字型或十字型钻头打眼（或采用煤电钻打眼），采用抗冻水胶炸药，1~10段毫秒延期电雷管，冲积层中炮孔深度不宜大于1.6m，基岩中炮孔深度1.8m。
　　施工中应根据冻结管倾斜情况，及时调整周边眼位置，保证周边炮孔距冻结管不小于1.2m。控制总装药量，周边眼的装药长度不应超过孔深1/2，单位体积岩石炸药量不大于1.1kg/m3。条件成熟时，根据施工具体情况，在适当的时候，在冻结基岩段开始使用伞钻进行中深孔爆破技术。
　　四深厚砾石层爆破分析
　　深厚冲积层中含有砾石层和砾石夹粘土层，砾石层利用风动凿岩机进行打眼，但是砾石夹粘土层要利用YTP—26型风钻，配22mm中空六棱柱钻杆，Φ42mm一字型或十字型钻头与ZQST-40/3.0风动煤钻相结合的打眼方式进行打眼，这种方法很好的解决了砾石夹粘土层打眼难的问题。砾石层爆破使我们在方庄矿一号井新主井的施工中节约了至少2个月的时间。
　　五结束语
　　深厚砾石层爆破是我国矿山建设行业一直想突破而没有突破的难题，而我们在方庄矿一号井新主井359.18m深厚冲积层中成功的实现了该项技术的突破，这不仅使我们保证了工期，使我们提前完成了生产任务，而且也是我们在全国矿山建设上一次技术突破。

《浅谈冻结砾石层爆破技术》

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