CN113669071A - 一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，将斜坡道掘进断面划分成台阶***部分(1)、导硐***部分(2)和预留光爆层***部分(3)；所述的预留光爆层***部分(3)为拱型，并位于导硐***部分(2)的***，台阶***部分(1)位于导硐***部分(2)和预留光爆层***部分(3)的下部，先***台阶***部分(1)，再***导硐***部分(2)，最后***预留光爆层***部分(3)。本发明用于在地质条件复杂且顶板岩体比较破碎的斜坡道***掘进工程，在控制开挖面成型、防止冒顶塌方、减少排险和支护工作量以及降低施工综合成本方面效果显著。该***掘进施工技术同样适用于地质条件复杂多变的斜井或平巷掘进工程。
Description
技术领域
本发明属于地下岩体掘进***技术领域，具体涉及一种地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，适用于在地质条件复杂且顶板岩体比较破碎的斜坡道***掘进工程，也适用于地质条件复杂多变的斜井或平巷掘进工程。
背景技术
斜坡道常常作为矿山辅助运输的通道，也是矿山重要的安全出口之一，在矿山建设初期，由于距离地表较近，节理裂隙比较发育，岩体较破碎，受地表水系影响较大，在其中开挖岩体易发生坍塌。在掘进过程中岩体质量时好时差，常在工作面中出现顶板与底板、左帮与右帮岩体质量相差较大，开挖面***成型控制难度比较大，开挖面渗水严重时将进一步增加施工的难度，有时甚至无法正常进行***掘进。采用常规***方法掘进容易出现超欠挖现象，甚至造成冒顶塌方的风险，增加排险和支护工作量，影响施工进度和成本。
《矿冶工程研究》2011年9月发表的“全断面光面***快速施工技术”，针对光面***存在***工程进度缓慢、现场施工组织管理混乱等问题，在原有的开拓主斜坡道延伸中，根据矿山实际工程地质条件，研究采用光面***快速掘进技术开拓该主斜坡道，取得了“***后岩面平整，拱顶各条半孔均在同一直线上，整齐平直”的技术效果。但该技术不适合在地质条件复杂且顶板岩体比较破碎的斜坡道***掘进工程。
《辽宁科技学院学报》2015年第4期发表的“地下铁矿斜坡道掘进***施工技术探讨及应用”，将开挖掘进断面分为上下两部分，由下向上扩挖，下部工作面超前时形成倒台阶，可以提高***效果；采用微差起爆方法可提高***质量，减小***震动，降低对围岩的破坏；采用光面***法可以形成比较平整的轮廓面，对围岩的振动较小，有利于围岩的稳定。但该技术仍不适合在地质条件复杂且顶板岩体比较破碎的斜坡道***掘进工程。
综上所述，急需要研究出一种适用地质条件复杂且顶板岩体比较破碎的地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法。
发明内容
为了解决现有技术针对地质条件复杂多变的斜井或平巷掘进工程***掘进存在的开挖面***成型控制难度大、超欠挖现象严重、易造成冒顶塌方风险、排险和支护工作量大、施工进度慢和施工成本高等难题，本发明提供一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，用于地质条件复杂多变的斜井或平巷掘进工程，实现安全高效地掘进岩体，同时控制开挖面成型、防止冒顶塌方、减少排险和支护工作量，达到降低施工综合成本的目的。
为实现本发明的上述目的，本发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法采用以下步骤实施：
1)清理斜坡道作业面，查看斜坡道掘进断面围岩质量情况；
2)根据斜坡道掘进断面围岩质量情况，将斜坡道掘进断面划分成台阶***部分、导硐***部分和预留光爆层***部分；所述的预留光爆层***部分为拱型，并位于导硐***部分的***，台阶***部分位于导硐***部分和预留光爆层***部分的下部；
3)对台阶***部分、导硐***部分和预留光爆层***部分进行***参数设计；在台阶***部分的十字中心位置布设台阶中心孔，在台阶***部分的十字中心线上布设掏槽孔；在台阶***部分的中间部位布设掏槽孔，在掏槽孔的***布设台阶第一辅助孔，在台阶第一辅助孔的两侧布设台阶第二辅助孔，在台阶第二辅助孔的两侧布设台阶第三辅助孔，在台阶***部分的四边界上布设台阶周边孔；在导硐***部分的中心部位布设导硐中间辅助孔；在导硐外部界面的边界线上布设崩落孔；在预留光爆层***部分的外边界线上布设预留光爆层周边孔；
4)根据台阶***部分的***参数进行凿岩打孔，分别钻凿出掏槽孔、台阶第一辅助孔、台阶第二辅助孔、台阶第三辅助孔、台阶周边孔；掏槽孔、台阶第一辅助孔、台阶第二辅助孔、台阶第三辅助孔、台阶周边孔在台阶***部分自中心部位向外逐层布设；
5)台阶***部分上布设的孔凿岩结束后，对其进行验孔，验孔后再进行装药、连线与起爆；
6)根据台阶***部分的***效果，优化导硐***部分的***参数，调整好参数后，分别钻凿导硐中间辅助孔、崩落孔，并进行验孔、装药、连线与起爆；
7)最后根据导硐***部分的***效果，优化预留光爆层***部分的***参数，调整好参数后，凿岩预留光爆层周边孔，并进行验孔、装药、连线与起爆。
进一步地，所述的台阶中心孔为空孔，内部不装***；所述的掏槽孔为4个，并分别位于十字中心线上形成菱形。
进一步地，所述的台阶第一辅助孔为4个，分别位于台阶***部分的十字中心线上形成菱形，其中上下2个孔分别位于台阶***部分上边界、下边界上。
进一步地，所述的台阶第二辅助孔为6个构成六边形，其中2 个孔位于台阶***部分的十字中心线的水平线上，2个孔位于台阶***部分上边界上，另外2个孔位于台阶***部分下边界上。
进一步地，所述的台阶第三辅助孔为4个，其中2个孔位于台阶***部分上边界上，另外2个孔位于台阶***部分下边界上。
进一步地，所述的掏槽孔、台阶第一辅助孔、台阶第二辅助孔、台阶第三辅助孔、台阶周边孔同步起爆。
本发明将斜坡道断面分三个区域进行***掘进，即①先***台阶***部分→②再***导硐***部分→③最后***预留光爆层***部分。该***掘进方法是先将整个开挖面的下部岩体进行***，提前预留出足够厚度的缓冲岩体来保护顶板，待导硐***部分的岩体***后视上部岩体崩落情况再进行中间的导硐***部分的岩体的***，然后根据导硐***部分***后实际留下的光爆层部分的岩体厚度和围岩质量情况调整光爆层***参数，最后同时起爆预留光爆层***部分，从而达到控制***成型、防止顶板岩石的冒落以及维护围岩完整性的效果。
本发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法采用以上技术方案后具有控制巷道成型、防止冒顶塌方、减少排险和支护工作量以及降低施工综合成本的优点，特别适用于近地表段斜坡道***掘进，具有下列积极效果：
(1)采用本发明方法***后，围岩界面平整、光滑，超挖量控制在15cm以下，无欠挖；在顶板位置，周边孔孔痕率达到70％以上，有效减弱了***冲击对顶板围岩的破坏作用，有利于减少排险和支护工作量，进而降低施工的综合成本。
(2)试验研究表明，该***掘进方法起到了增加循环进尺、提高炮孔利用率12％以上、降低***单耗15％以上，***效果良好。
(3)该***掘进方法还可以扩展应用，例如在施工过程中出现巷道左右两帮围岩质量差异较大时，可采取先***围岩质量较好的那部分岩体，并在对侧预留出光爆层，待围岩质量较好的那帮岩体***后再***预留的光爆层，即可有效控制巷道成型；有时遇到的围岩更加松软破碎，存在自行塌落的可能性时，可以采取加密布置周边眼以减少单孔装药量甚至是采用不装药的方式配合非***方式开挖以达到控制巷道成型的目的，最大程度上保护预留岩体。
附图说明
图1是本发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法掘进***工作面示意图。
附图标记为：1-台阶***部分；2-导硐***部分；3-预留光爆层***部分；4-预留光爆层周边孔；5-台阶上部界面；6-导硐外部界面； 7-掏槽孔；8-台阶第一辅助孔；9-台阶第二辅助孔；10-台阶第三辅助孔；11-台阶周边孔；12-导硐中间辅助孔；13-崩落孔；14-台阶中心孔。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图对本发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法做进一步详细描述。
由图1所示的发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法掘进***工作面示意图看出，本发明一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法实施例中，斜坡道断面为三心拱，断面尺寸4400mm×4000mm，炮孔直径42mm，采用二号岩石乳化*** (直径32mm，每支药卷重300g)，毫秒***微差起爆。本发明方法采用的控顶***掘进施工技术将地下矿山斜坡道全断面分为三个部分，并分次实施***掘进，三个部分分别为：台阶***部分1、导硐***部分2和预留光爆层***部分3，其中台阶***部分1的宽度 4400mm、高度1800mm；导硐***部分2的宽度3200mm、高度 1600mm；预留光爆层***部分3的厚度600mm。***掘进次序为：先***台阶***部分1→再***导硐***部分2→最后***预留光爆层***部分3。具体步骤为：
1)清理斜坡道作业面，查看斜坡道掘进断面围岩质量情况。
2)根据斜坡道掘进断面围岩质量情况，将斜坡道掘进断面划分成台阶***部分1、导硐***部分2和预留光爆层***部分3；所述的预留光爆层***部分3为拱型，并位于导硐***部分2的***，台阶***部分1位于导硐***部分2和预留光爆层***部分3的下部。
3)对台阶***部分1、导硐***部分2和预留光爆层***部分 3进行***参数设计；在台阶***部分1的十字中心位置布设台阶中心孔14，台阶中心孔14为空孔，里面不装***；在台阶***部分1 的十字中心线上布设4个掏槽孔7构成菱形，位于十字中心线水平线上的2个掏槽孔7离十字中心的间距为200mm，位于十字中心线竖直线上的2个掏槽孔7离十字中心的间距为300mm，掏槽孔7的炮孔深度2.3m；在掏槽孔7的***布设台阶第一辅助孔8，在台阶第一辅助孔8的两侧布设台阶第二辅助孔9，在台阶第二辅助孔9的两侧布设台阶第三辅助孔10，在台阶***部分的四边界轮廓线上布设台阶周边孔11，掏槽孔7、台阶第一辅助孔8、台阶第二辅助孔9、台阶第三辅助孔10在台阶***部分自中心部位向外逐层布设，排距 368mm～598mm；周边孔11孔距600mm，抵抗线700mm，周边孔11 的孔深2.1m，线装药密度取0.2kg/m；掏槽孔7每孔装药量1.5kg且连续装药；台阶第一辅助孔8、台阶第二辅助孔9、台阶第三辅助孔 10每孔装药量1.2kg且连续装药；周边孔11每孔装药量0.4kg且间隔装药。
在导硐***部分2的中心部位布设导硐中间辅助孔12，在导硐外部界面6的边界线上布设8个崩落孔13；导硐中间辅助孔12、崩落孔13的孔深为2.1m，每孔装药量0.6kg且为间隔装药；崩落孔13 的孔间距为600mm。
在预留光爆层***部分3的外边界线上布设预留光爆层周边孔 4，光爆层周边孔4的间距为450mm，炮孔数量为15个，最小抵抗线(即光爆层厚度)取600mm，线装药密度取0.1kg/m，每孔装药量 0.2kg且为间隔装药。
所述的台阶第一辅助孔8为4个，分别位于台阶***部分1的十字中心线上形成菱形，其中上下2个孔分别位于台阶***部分1 上边界、下边界上；所述的台阶第二辅助孔9为6个构成六边形，其中2个孔位于台阶***部分1的十字中心线的水平线上，2个孔位于台阶***部分1上边界上，另外2个孔位于台阶***部分1下边界上；所述的台阶第三辅助孔10为4个，其中2个孔位于台阶***部分1上边界上，另外2个孔位于台阶***部分1下边界上。
4)根据台阶***部分1的***参数进行凿岩打孔，分别钻凿出掏槽孔7、台阶第一辅助孔8、台阶第二辅助孔9、台阶第三辅助孔 10、台阶周边孔11；
5)台阶***部分1上布设的孔凿岩结束后进行验孔，验孔后再进行装药、连线与起爆；所述的掏槽孔7、台阶第一辅助孔8、台阶第二辅助孔9、台阶第三辅助孔10、台阶周边孔11同步起爆；
6)根据台阶***部分1的***效果，优化导硐***部分2的***参数，调整好参数后，分别钻凿导硐中间辅助孔12、崩落孔13，并进行验孔、装药、连线与起爆；
7)最后根据导硐***部分2的***效果，优化预留光爆层***部分3的***参数，调整好参数后，凿岩预留光爆层周边孔4，并进行验孔、装药、连线与起爆。
本发明控顶***掘进方法已经在某地下铁矿斜坡道施工的控顶***掘进施工中应用，年节约施工成本300余万元。
Claims (6)
1.一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于按照以下步骤实施：
1)清理斜坡道作业面，查看斜坡道掘进断面围岩质量情况；
2)根据斜坡道掘进断面围岩质量情况，将斜坡道掘进断面划分成台阶***部分(1)、导硐***部分(2)和预留光爆层***部分(3)；所述的预留光爆层***部分(3)为拱型，并位于导硐***部分(2)的***，台阶***部分(1)位于导硐***部分(2)和预留光爆层***部分(3)的下部；
3)对台阶***部分(1)、导硐***部分(2)和预留光爆层***部分(3)进行***参数设计；在台阶***部分(1)的十字中心位置布设台阶中心孔(14)，在台阶***部分(1)的十字中心线上布设掏槽孔(7)，在掏槽孔(7)的***布设台阶第一辅助孔(8)，在台阶第一辅助孔(8)的两侧布设台阶第二辅助孔(9)，在台阶第二辅助孔(9)的两侧布设台阶第三辅助孔(10)，在台阶***部分的四边界上布设台阶周边孔(11)；在导硐***部分(2)的中心部位布设导硐中间辅助孔(12)；在导硐外部界面(6)的边界线上布设崩落孔(13)；在预留光爆层***部分(3)的外边界线上布设预留光爆层周边孔(4)；
4)根据台阶***部分(1)的***参数进行凿岩打孔，分别钻凿出掏槽孔(7)、台阶第一辅助孔(8)、台阶第二辅助孔(9)、台阶第三辅助孔(10)、台阶周边孔(11)；
5)台阶***部分(1)上布设的孔凿岩结束后进行验孔，验孔后再进行装药、连线与起爆；
6)根据台阶***部分(1)的***效果，优化导硐***部分(2)的***参数，调整好参数后，分别钻凿导硐中间辅助孔(12)、崩落孔(13)，并进行验孔、装药、连线与起爆；
7)最后根据导硐***部分(2)的***效果，优化预留光爆层***部分(3)的***参数，调整好参数后，凿岩预留光爆层周边孔(4)，并进行验孔、装药、连线与起爆。
2.如权利要求1所述的一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于：所述的台阶中心孔(14)为空孔，所述的掏槽孔(7)为4个并分别位于十字中心线上形成菱形。
3.如权利要求2所述的一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于：所述的台阶第一辅助孔(8)为4个，分别位于台阶***部分(1)的十字中心线上形成菱形，其中上下2个孔分别位于台阶***部分(1)上边界、下边界上。
4.如权利要求3所述的一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于：所述的台阶第二辅助孔(9)为6个构成六边形，其中2个孔位于台阶***部分(1)的十字中心线的水平线上，2个孔位于台阶***部分(1)上边界上，另外2个孔位于台阶***部分(1)下边界上。
5.如权利要求4所述的一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于：所述的台阶第三辅助孔(10)为4个，其中2个孔位于台阶***部分(1)上边界上，另外2个孔位于台阶***部分(1)下边界上。
6.如权利要求5所述的一种适于地下矿山斜坡道施工的控顶***掘进方法，其特征在于：所述的掏槽孔(7)、台阶第一辅助孔(8)、台阶第二辅助孔(9)、台阶第三辅助孔(10)、台阶周边孔(11)同步起爆。
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