2．2天井掘進(jìn)方法

天、溜井掘進(jìn)可分為井內(nèi)施工方法和井外施工方法兩大類。井內(nèi)施工方法有普通法、吊罐法和爬罐法；井外施工方法有深孔法和鉆孔法。采用井內(nèi)施工法時(shí)，工人進(jìn)入井筒內(nèi)作業(yè)。普通法有被淘汰的勢(shì)頭，吊罐法正得到推廣應(yīng)用，而爬罐法、深孔法和鉆井法試驗(yàn)性地得到應(yīng)用。

2．2．1普通法掘進(jìn)天井

普通法是沿用已久的老方法。為了免除繁重的裝巖工作和排水工作，采用普通法掘進(jìn)天井時(shí)，一般都是自下而上掘進(jìn)。它不受巖石條件和天井傾角的限制，只要天井的高度不太大都可使用。如圖2―1所示，天井劃分為兩間，一間為供人員上下的梯子間；另一間專供積存爆下來(lái)的石碴用，其下部裝有漏斗閘門，以便裝車。

鑿巖爆破工作在距工作面2m左右處臨時(shí)搭設(shè)的工作臺(tái)上進(jìn)行。每循環(huán)需架設(shè)一次工作臺(tái)。

為了便于人員上下和設(shè)備材料與工具的搬運(yùn)，需要隨著工作面的推進(jìn)而向上架梯子。爆破下來(lái)的巖石，為了利用自重下溜裝車，必須修筑巖石間并隨著工作面的推進(jìn)而逐步加高。為了保護(hù)梯子間不被爆破下來(lái)的巖石打壞，在鑿巖工作臺(tái)之下梯子間之上方，必須搭設(shè)安全棚。

圖2―1普通法掘進(jìn)天井示意圖

1一工作臺(tái)；2臨時(shí)平臺(tái)；3-短梯；4一工具臺(tái)；5一巖石間；6一漏斗口；7安全棚(與水平面成30。左右角度)；8一水管；9一風(fēng)管f l0一風(fēng)筒；11一梯子間

2．2．1．1普通法掘天井工藝

A漏斗口的掘進(jìn)

掘進(jìn)天井時(shí)，首先根據(jù)所給的漏斗口底板的標(biāo)高和天井的中心線，以50。左右的傾角向上掘1～2茬炮，形成架設(shè)漏斗口所需的坡度。然后按照設(shè)計(jì)的傾角繼續(xù)向上掘進(jìn)，直至掘進(jìn)到架設(shè)漏斗后能容納一茬炮的巖碴高度，即停止向上掘進(jìn)，架設(shè)漏斗口、巖石間、梯子間，并在梯子問(wèn)上部架設(shè)安全棚。在此期間爆下來(lái)的巖石，直接落入平巷底板上，用裝巖機(jī)裝巖。

B鑿巖工作臺(tái)的架設(shè)

當(dāng)漏斗口掘進(jìn)完畢并安裝好漏斗與梯子間、安全棚等之后，在繼續(xù)向上掘進(jìn)之前，必須首先在安全棚之上距工作面2．o～2．2m處搭架鑿巖工作臺(tái)。鑿巖、裝藥、聯(lián)線都是在此臺(tái)上進(jìn)行的。

鑿巖1作臺(tái)一般由三根直徑12～13m的圓木橫撐在天井頂?shù)装逯J，并在其上鋪以厚度4～5cm的木板所構(gòu)成。

架設(shè)橫撐時(shí)應(yīng)先在井壁上鑿好梁窩，并以木楔楔緊橫撐的一端，以防橫撐移動(dòng)。

鑿巖工作臺(tái)在垂直或傾角≥80。的天井中呈水平位置。當(dāng)天井傾角小于80。時(shí)，為了便于打眼，工作臺(tái)必須迎著工作面與水平面成3。～7。的傾角。

放炮時(shí)，必須將工作臺(tái)上的木板拆除，以便放炮后巖石落入巖石間，同時(shí)木板不致?lián)p壞以便重復(fù)使用。

由于架設(shè)和拆除工作臺(tái)較費(fèi)時(shí)，特別是在硬巖中的梁窩難鑿，為此，有的礦山采用簡(jiǎn)易法搭工作臺(tái)。吊掛雙層工作臺(tái)情況如圖2―2所示。工作臺(tái)由上下兩層組成，兩層問(wèn)的距離一般等于一個(gè)循環(huán)的進(jìn)尺。上層為鑿巖工作臺(tái)，距工作面2m左右，下層為安全臺(tái)以防止人員物料墜落。每層工作臺(tái)由兩根鋼管或圓木鋪上木板做成。每根鋼管用兩根鐵鏈懸掛在插入巖壁炮眼中的兩根直徑為30～35ram的圓鋼上。工作臺(tái)的高低可以通過(guò)鐵鏈的環(huán)數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了防止圓鋼和鐵鏈滑落，插圓鋼的炮眼應(yīng)向下傾斜l0。～l5。，圓鋼插入巖壁的深度應(yīng)小于$OOmm，露出長(zhǎng)度應(yīng)為lOOmm。在工作面上打眼時(shí)，就將安裝圓鋼的炮眼一道打好。為使爆下來(lái)的巖石能落入巖石間，爆破前需把下層平臺(tái)全部木板和上層平臺(tái)靠巖石間部分的木板拆除，集中放在上層平臺(tái)對(duì)應(yīng)梯子間的部位，并使其向巖石問(wèn)傾斜。放炮通風(fēng)后，工人進(jìn)入工作面，首先把上層工作臺(tái)的木板鋪好，然后在上一班打好的四個(gè)炮眼中插入圓鋼，掛上鐵鏈，安裝鋼管或圓木，鋪好木板。于是原來(lái)的上層工作臺(tái)成了下層工作臺(tái)，新架設(shè)的為上層鑿巖工作臺(tái)，工人站在剛安好的上層工作臺(tái)上進(jìn)行打眼工作。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用以上簡(jiǎn)易方法架設(shè)工作臺(tái)，可以縮短工作臺(tái)的架設(shè)時(shí)間和節(jié)約坑木。但使用這種方法要求圍巖堅(jiān)固，能有效地固定懸掛鐵鏈的圓鋼。

圖2―2采用雙層工作臺(tái)掘進(jìn)天井工作面布置示意圖

1一鋼管；2一木板；3一鐵鏈；4一圓鋼；5臨時(shí)踏板

此外，這種方法需要專門配備一套打安裝工作臺(tái)所用的炮眼的鑿巖設(shè)備，因此，在推廣使用中受到一定的影響。

C鑿巖爆破工作

鑿巖工作臺(tái)架設(shè)好之后，即可開始鑿巖工作。鑿巖設(shè)備選用YSP-45型向上式鑿巖機(jī)。

由于天井橫斷面不大，為了便于鑿巖和加深炮眼，廣泛采用直眼掏槽。掏槽眼與空心眼之間距離視巖石硬度、空心眼數(shù)目與起爆順序等而定。掏槽眼布置的位置以布置在巖石間上方為宜，這樣可減弱對(duì)安全棚及梯子問(wèn)的沖擊。其他炮眼布置原則基本上與平巷相同。炮眼深度一般在1．4～1．8m。起爆方法多采用火雷管。為安全起見，應(yīng)采用點(diǎn)火筒或電點(diǎn)火。

對(duì)于用電點(diǎn)火的起爆方法，由于采用的點(diǎn)火器材不同，可分為用電橋點(diǎn)火與電阻絲點(diǎn)火兩種。

如采用普通電雷管起爆時(shí)，則要求采取驅(qū)散雜散電流的措施才允許裝藥聯(lián)線，并且由專人親自管理起爆電源箱閘。

D通風(fēng)

由于天井是自下往上掘進(jìn)的，爆破后產(chǎn)生的有害氣體比空氣輕，一般積聚在上部工作面附近不易排出，因此，為了加速吹走工作面的有害氣體，一般多采用壓入式通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)大多安裝在天井下部附近的平巷內(nèi)。風(fēng)筒應(yīng)隨著安全棚往上移動(dòng)，及時(shí)地接上去。

E支護(hù)工作

當(dāng)有害氣體排除后，即可進(jìn)行支護(hù)工作。首先檢查工作面的安全情況，清理浮石，修理被打壞的橫撐等，然后才開始支護(hù)工作。在不架設(shè)安全棚的情況時(shí)，支柱工的主要任務(wù)是在距離工作面2m左右的位置，架設(shè)鑿巖工作臺(tái)。當(dāng)工作面向上推進(jìn)6～8m時(shí)，則安全棚需要向上移動(dòng)一次。移動(dòng)時(shí)首先拆除舊安全棚，然后在上面架設(shè)新安全棚。安全棚由圓木橫撐上鋪木板而成，并使其向巖石間傾斜。安全棚的寬度以能遮蓋梯子間或梯子間和提升間為準(zhǔn)。

安全棚架設(shè)好后，就開始自下而上地安裝梯子平臺(tái)和梯子。梯子平臺(tái)間距根據(jù)實(shí)際情況決定，一般為3～4m。安全臺(tái)下第一個(gè)梯子平臺(tái)往往兼作放置鑿巖機(jī)、風(fēng)水管等之用，因此又稱工具臺(tái)。

此外，在安裝梯子間的同時(shí)，需將巖石間的隔板釘好。

F出碴

出碴是利用漏斗裝車。為安全起見，應(yīng)嚴(yán)禁人員正對(duì)漏斗閘門操作，以免巖流沖下飛出礦車外發(fā)生事故。同時(shí)為了保護(hù)巖石間隔板和橫撐不被打壞，巖石間中應(yīng)經(jīng)常貯有巖石，嚴(yán)禁放空。一般要求每次放出的巖石所騰出的空間以能容納爆破一次所崩下來(lái)的巖碴為準(zhǔn)。

G工作組織

此法由于支護(hù)和通風(fēng)所需時(shí)間較長(zhǎng)，一般兩班一循環(huán)，一班打眼放炮通風(fēng)，另一班進(jìn)行支護(hù)和出碴。為了加快天井掘進(jìn)速度，縮短采準(zhǔn)工作時(shí)間，我國(guó)廣泛采用多工作面作業(yè)法，即鑿巖工在第一個(gè)天井工作面打完眼后，隨即轉(zhuǎn)入第二個(gè)天井工作面打眼。與此同時(shí)，支柱工在另外的幾個(gè)天井工作面進(jìn)行支護(hù)，做好打眼前的準(zhǔn)備工作。

2．2．1．2普通法掘進(jìn)天井的適用條件

采用普通法掘進(jìn)天井，每個(gè)循環(huán)都要搭、拆工作臺(tái)，都要搬運(yùn)設(shè)備和器材，每隔幾個(gè)循環(huán)又要搭、拆安全棚，延長(zhǎng)管線，裝配梯子間和巖石間，因此勞動(dòng)強(qiáng)度較大，掘進(jìn)速度慢、工效低、材料消耗大，根據(jù)部分礦山統(tǒng)計(jì)，采用普通法掘進(jìn)天井的掘進(jìn)速度平均每月只有20～30m，工班工效只達(dá)．0．2m，每lm天井消耗木材達(dá)0。14～o．20m3。而且容易發(fā)生天井炮煙中毒和墜井事故。顯然采用這種方法不能適應(yīng)我國(guó)采礦事業(yè)日益發(fā)展的需要。應(yīng)迅速推廣使用吊罐法，并試驗(yàn)使用深孔法；同時(shí)，還應(yīng)抓緊對(duì)爬罐的試驗(yàn)改進(jìn)，以及天井鉆機(jī)的研制工作。以促進(jìn)天井掘進(jìn)工作的發(fā)展。

但是，普通法在下述條件下仍可考慮采用：

(1)不適宜采用吊罐、爬罐掘進(jìn)的短天井，其中特別是盲天井，如切割天井等；

(2)在軟巖或地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的破碎帶中掘進(jìn)需要支護(hù)的天井；

(3)傾角常變的探礦天井，以及掘進(jìn)溜井時(shí)，其下部一段特殊形狀的井筒不宜采用其他先

進(jìn)方法掘進(jìn)時(shí)，可采用普通法掘進(jìn)。

2．2．2吊罐法掘進(jìn)天井

吊罐法掘進(jìn)天井如圖2-3所示。它的特點(diǎn)是：用一個(gè)可以升降的吊罐代替普通法的鑿巖平臺(tái)，同時(shí)又可作為提升人員、設(shè)備、工具和爆破器材的容器，因此簡(jiǎn)化了施工工序。吊罐法掘進(jìn)操作方便，效率較高，金屬礦山已廣泛使用。

圖2―3吊罐法掘進(jìn)天井示意圖

1一游動(dòng)絞車；2一吊罐；3～鋼絲繩；4一裝巖機(jī)；5一斗式轉(zhuǎn)載車；6一礦車；7一電機(jī)車；8風(fēng)水管；9一中心孔

2．2．2．1 吊罐法掘進(jìn)天井所用的設(shè)備

吊罐法掘進(jìn)天井的主要設(shè)備有吊罐(直式或斜式)和提升絞車，以及深孑L鉆機(jī)、鑿巖機(jī)、

信號(hào)聯(lián)系裝置、局部扇風(fēng)機(jī)、裝巖機(jī)和電機(jī)車等。為了縮短出矸時(shí)間，尚可使用轉(zhuǎn)載設(shè)備。

A吊?罐

吊罐是吊罐法掘進(jìn)天井的主要設(shè)備。按控制方式分為普通吊罐和自控吊罐；按適用的天井傾角分為直吊罐和斜吊罐；按結(jié)構(gòu)分為籠式吊罐和折疊式直吊罐；按吊罐層數(shù)分為單層吊罐和雙層吊罐；按下部行走機(jī)構(gòu)分為軌輪式吊罐和雪橇式吊罐。

a折疊式直吊罐

折疊式直吊罐的結(jié)構(gòu)如圖2―4所示，它的主要技術(shù)特征為：

吊罐自重400kg

行走車輪軸距 320mm

軌距 600mm

風(fēng)動(dòng)橫撐數(shù)量 4件

重力 l．785kN

風(fēng)壓0．45～O．55MPa

．外形尺寸

展開時(shí)最大外形尺寸 1700minX l400n1111×2100mm

折疊時(shí)最小外形尺寸 900minX 900minx l250mm

(1)折疊平臺(tái)。它由角鋼和鐵皮焊接而成，有底座工、折頁(yè)Ⅱ、Ill、Ⅳ及擋架V、Ⅵ等共計(jì)13塊通過(guò)折頁(yè)Ⅶ連接而成。由于折頁(yè)和擋架均能折疊，故稱其為折疊平臺(tái)。吊罐在升降之前必須將全部折頁(yè)收回，形成900minx 900rnmX 730ram的升降容器(不包括保護(hù)蓋板)，以便人員、材料、工具、設(shè)備的升降。當(dāng)?shù)豕尢岬焦ぷ髅婧螅砂颜垌?yè)鋪開，形成1400mmX

1700mm的工作平臺(tái)，工人可站在平臺(tái)上進(jìn)行打眼、裝藥等工作。為了提升爆破器材，吊罐內(nèi)還專門設(shè)有炸藥箱(圖中未標(biāo)出)。

圖2―4直吊罐結(jié)構(gòu)示意圖

1一折疊平臺(tái)；2一伸縮支架；3一保護(hù)蓋板；4一風(fēng)動(dòng)橫撐；5一穩(wěn)定鋼繩；6一行走車輪；7一吊架

(2)伸縮支架。伸縮支架是用兩條可以伸縮的立柱與吊架焊接而成。兩個(gè)立柱上分別設(shè)有定位孔和銷釘，以便調(diào)整伸縮架的高度。當(dāng)?shù)豕奚岛妥鳂I(yè)時(shí)，必須將立柱伸到合適位置，插上銷釘，便于人員站立和作業(yè)。當(dāng)?shù)豕扌枰徇\(yùn)時(shí)，會(huì)將立柱高度降到最低，便于吊罐在巷道中運(yùn)行。

(3)保護(hù)蓋板。它是用來(lái)防止工作面上浮石下落的安全保護(hù)裝置，是用兩塊770mm×400mmX 5mm的鋼板通過(guò)鉸鏈與吊架聯(lián)結(jié)，蓋板靠?jī)蓚€(gè)長(zhǎng)為l85mm、直徑為27mm內(nèi)裝緩沖彈簧的支撐支于吊架兩側(cè)。吊罐升降過(guò)程中，支起蓋板防避落石，以保護(hù)罐內(nèi)人員安全。當(dāng)?shù)豕薜竭_(dá)工作面，經(jīng)處理浮石后，再放下蓋板，以便進(jìn)行作業(yè)。

(4)風(fēng)動(dòng)橫撐。風(fēng)動(dòng)橫撐是吊罐作業(yè)時(shí)為防止其擺動(dòng)而設(shè)置的穩(wěn)定裝置，每個(gè)罐設(shè)有4個(gè)橫撐，對(duì)稱布置在平臺(tái)底座下。工作時(shí)，4個(gè)橫撐分別支于井壁上，這樣不僅可以使平臺(tái)穩(wěn)定，而且可以減輕提升鋼絲繩的負(fù)荷。當(dāng)?shù)豕捱\(yùn)行時(shí)，需將橫撐縮回。

(5)穩(wěn)定鋼絲繩。在吊罐底座的4個(gè)角上對(duì)稱地安裝4條各長(zhǎng)600mm、直徑28mm的鋼絲繩。吊罐運(yùn)行時(shí)，這些鋼絲繩分別接觸巖壁并沿井壁滑行，這樣可以防止吊罐的扭轉(zhuǎn)或擺動(dòng)。

(6)行走車輪。吊罐底座上裝有兩對(duì)直徑l50mm、軌距600mm、軸距320mm的車輪，以保證吊罐在軌道上運(yùn)行方便。

折疊式直吊罐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，體積小，重量輕，堅(jiān)固耐用，運(yùn)搬方便。但乘罐人員不能在吊罐上操縱吊罐的升降和停留。它適用于斷面為l．5m×1．8m～2．0m x 2．0m、傾角大于85。的天井。

b斜吊罐

斜吊罐是掘進(jìn)斜天井用的，它由罐體、吊架、保護(hù)蓋板三部分組成，如圖2-5所示。

罐體是主體，它與折疊式直吊罐大體相同。罐體的伸縮支架，通過(guò)插入吊架上定位銷孔a(或b)內(nèi)的銷軸與吊罐鉸接，使工作臺(tái)在任意傾角的天井內(nèi)保持水平，以便人員工作。吊架下部有兩對(duì)車輪，當(dāng)絞車牽引鋼絲繩往上提升時(shí)，可以沿天井底板滾動(dòng)，這樣可以減少吊罐與巖幫的碰撞、摩擦，便于吊罐上下穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2―5斜吊罐結(jié)構(gòu)示意圖

1一罐體；Ⅱ一吊架；1一折疊平臺(tái)；2一伸縮支架；3一風(fēng)動(dòng)橫撐；4一懸吊耳環(huán)；5一行走車輪；6一滑動(dòng)橇板；7一保護(hù)蓋板；8一支撐；9一游動(dòng)絞車；l0～導(dǎo)向地輪

B提升絞車

提升絞車是吊罐法掘進(jìn)天井中的配套主要設(shè)備之一。在吊罐法掘進(jìn)中，我國(guó)使用的提升絞車有兩種：一種是固定式絞車，另一種是游動(dòng)式絞車。前一種實(shí)際上就是一般通用的慢速電動(dòng)絞車，它的提升能力大，但與游動(dòng)絞車比較，安裝復(fù)雜，運(yùn)搬不方便，要求絞車硐室大，故除與大吊罐配套外，一般礦山多使用游動(dòng)絞車。

JYD-38型游動(dòng)絞車是我國(guó)金屬礦山使用較好的一種懸吊設(shè)備，其技術(shù)性能如表2-1所示。

表2-1游動(dòng)絞車技術(shù)性能

重慶泰豐礦山機(jī)器有限公司生產(chǎn)的游動(dòng)絞車構(gòu)造如圖2-6所示。它由電動(dòng)機(jī)、減速箱、卷筒、制動(dòng)器和行走機(jī)構(gòu)組成。該絞車停放在繩孔上口的輕便軌道上。

游動(dòng)絞車的特點(diǎn)是，絞車本身裝有兩對(duì)行走車輪。吊罐升降時(shí)，絞車是不固定的，靠鋼絲繩纏繞卷筒時(shí)產(chǎn)生的橫向推力，使絞車在軌道上來(lái)回游動(dòng)，鋼絲繩始終對(duì)準(zhǔn)提升鉆孔，并使鋼絲繩在卷筒上依次均勻纏繞而不紊亂。此外，這種絞車具有重量輕、體積小、搬運(yùn)方便、便于安裝，要求的硐室體積小等優(yōu)點(diǎn)。但提升能力及容繩量小，不適用于高天井及重型吊罐。適用于天井高度小于60～85m。

絞車的提升能力應(yīng)取提升重量的l～2倍。經(jīng)驗(yàn)證明，如果提升能力不足，吊罐卡幫時(shí)經(jīng)常停罐，頻繁啟動(dòng)容易燒壞電動(dòng)機(jī)；如果提升能力過(guò)大，一旦過(guò)卷，信號(hào)失靈，會(huì)拉斷鋼絲繩而出事故，而且提升能力選取過(guò)大也不經(jīng)濟(jì)。

圖2-6 JⅥ阻38型游動(dòng)絞車

提升吊罐用的鋼絲繩，由于運(yùn)行中經(jīng)常與孔壁(巖壁)摩擦及承受動(dòng)荷載的作用，因此要求鋼絲繩耐磨，其安全系數(shù)不得小于l3。作用在鋼絲繩上的荷載，按全部靜荷載乘以動(dòng)力系數(shù)K(一般取K一1．25)來(lái)計(jì)算。

鋼絲繩與吊罐的連接最好采用編織繩套的方法，即將鋼絲繩端破股，將它插在主繩內(nèi)，形成繩套。編織部分的長(zhǎng)度不得小于800mm。工作時(shí)，將吊罐上吊環(huán)中的銷軸穿過(guò)繩套，用螺栓固定好，這樣既牢靠安全，又易于通過(guò)中心孔。因此，已被很多礦山使用。

2．2．2．2吊罐法掘進(jìn)天井工藝

A 吊罐法掘進(jìn)天井前的準(zhǔn)備工作

a開鑿上下硐室

吊罐法掘進(jìn)天井時(shí)，上中段應(yīng)有提升絞車硐室，下中段應(yīng)有吊罐躲避硐室。

下部硐室尺寸是根據(jù)中心孔鉆鑿的方向，提升絞車的規(guī)格尺寸及操作方便而確定的最小尺寸。采用華一l型絞車，同時(shí)中心孔又是由上而下鉆鑿時(shí)，應(yīng)首先滿足鉆機(jī)鉆孑L的需要，因此硐室規(guī)格較大，一般為3．0mXl．5mX4．5m(長(zhǎng)x寬x高)；如果采用自下而上鉆進(jìn)中心孔時(shí)，上部硐室的規(guī)格只要滿足絞車工作所需要的空問(wèn)即可，一般約為3．0mX 2．2mX 2．0m。如果上中段聯(lián)絡(luò)天井上部的巷道可以滿足絞車工作要求，那就不必開鑿絞車硐室。

下部硐室的尺寸主要應(yīng)以便于吊罐的出入和裝巖機(jī)械的操作方便為原則。如果采用潛孔鉆機(jī)由下而上鉆中心孔，則在天井下部應(yīng)開鑿鉆機(jī)硐室，其尺寸視選用的鉆機(jī)和天井傾角而定。 ，

當(dāng)打斜中心孔或直中心孔時(shí)，硐室尺寸分別為3．0reX 2．5mX 3．0m和2．5mX 2．5mX 3．0m。

如果天井下部硐室要考慮采用漏斗裝車，則必須在漏斗上面適當(dāng)位置開鑿存放吊罐及作為人員進(jìn)出通道的人行井。開鑿大型溜井時(shí)，溜井下部為了利用漏斗放礦，應(yīng)開鑿放礦閘門硐室；為了存放吊罐，可以在硐室內(nèi)安裝工作臺(tái)，如圖2―7、圖2-8所示。

實(shí)際上，鉆機(jī)硐室就是天井的一部分，一般都采用普通方法施工。

b鉆鑿天井中心孔

(1)鉆孔設(shè)備。吊罐中心孔直徑一般為100～130mm。常用的鉆孔設(shè)備有地質(zhì)鉆機(jī)和潛孔鉆機(jī)兩種。

1)地質(zhì)鉆機(jī)。HGY-100、200、300型全液壓工程地質(zhì)鉆機(jī)，適用于自上而下鉆進(jìn)。其特點(diǎn)是破巖時(shí)只有回轉(zhuǎn)而無(wú)沖擊，因此，鉆孑L偏斜不大，作業(yè)條件好。但穿孔速度慢、工效低

(一般進(jìn)尺2～8m／班)，并需要開鑿大硐室。當(dāng)掘進(jìn)高天井時(shí)，可以采用地質(zhì)鉆機(jī)。

圖2―7 吊罐法掘進(jìn)天井采用漏斗裝巖時(shí)天井底部結(jié)構(gòu)示意圖

1人行井；2一聯(lián)絡(luò)道；3出碴井；4一漏斗；5一吊罐；6一礦車與電機(jī)車；7一鋼軌(上下罐用)

圖2-8 吊罐法掘進(jìn)大型主溜井時(shí)溜井底部結(jié)構(gòu)示意圖

1一放礦閘門硐室；2一溜井；3一臨時(shí)漏斗；4板臺(tái)；5一吊罐；6一礦車

2)潛孔鉆機(jī)。CS-l00型高氣壓環(huán)形潛孔鉆機(jī)等(圖2―9)，是吊罐法掘進(jìn)天井較好的鉆孔設(shè)備。它的特點(diǎn)是穿孔速度快、工效高；自下而上鉆進(jìn)時(shí)，鉆機(jī)硐室是天井的一部分，輔助工程量小，節(jié)省開鑿費(fèi)用。其缺點(diǎn)是鉆孔偏斜較大，因此不適合60m以上的高天井使用。

(2)中心孔鉆進(jìn)的偏斜問(wèn)題。中心孔質(zhì)量是吊罐法掘進(jìn)天井的關(guān)鍵問(wèn)題。中心孔偏斜，不僅使吊罐升降時(shí)容易卡幫碰壁，拖長(zhǎng)升降時(shí)間，影響安全，而且如果偏斜過(guò)大，吊罐無(wú)法上下，中心孔就無(wú)法使用，因此如何防止鉆孔偏斜或?qū)⑵笨刂圃谠试S范圍內(nèi)就顯得非常重要。為此，除了研制一種效率高、偏斜小的深孔鉆機(jī)外，還應(yīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中觀察分析中心孔偏斜的原因，找出有效措施，做到及時(shí)糾偏，確保鉆孔的偏斜率(即偏離中心孔的水平距離與天井長(zhǎng)度之比)不超過(guò)1％。以潛孔鉆機(jī)為例，綜合國(guó)內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)，中心孔偏斜的主要原因有以下三方面：

圖2-9 CS-00型高氣壓環(huán)形潛孔鉆機(jī)

1)操作引起的偏斜。開口時(shí)給壓過(guò)大，或遇到斷層、裂隙及軟硬巖界面而未減少推力；安裝質(zhì)量差，未及時(shí)校正，開鉆后因震動(dòng)引起偏斜等。

2)設(shè)備本身引起的偏斜。打傾斜孔時(shí)，鉆桿受自重的影響，鉆孔易向下偏斜。一般鉆孔與水平傾角越大，巖石越硬，天井越短，則偏斜越小，反之亦然，如圖2-10所示。

3)地質(zhì)條件引起的偏斜。主要發(fā)生在軟硬巖石的交界面上，如圖2―11所示。當(dāng)潛孔鉆頭穿過(guò)軟巖后接觸到硬巖時(shí)，容易沿層面鉆進(jìn)，特別是在層面與中心孔的夾角不大時(shí)，更容易沿層面鉆進(jìn)。如果天井穿過(guò)破碎斷層帶，而斷層面與中心孔的夾角又不大時(shí)，鉆孔也容易沿?cái)鄬用嫦蛏习l(fā)生偏斜。

圖2―10鉆傾斜孔時(shí)潛孔鉆機(jī)安裝的位置

1一設(shè)計(jì)的鉆孔方向；2一按設(shè)計(jì)傾角向上鉆出的鉆孔方向；3一偏一校正角后向上鉆出的鉆孔方向

圖2―11穿過(guò)軟硬不同巖層時(shí)鉆孔的偏斜情況

1一鉆孔；2一軟巖層；3硬巖層

1針對(duì)上述原因，為了糾正偏斜可采取下列一些主要的有效措施：

1)注意對(duì)鉆工的技術(shù)培訓(xùn)，提高其技術(shù)水平和責(zé)任感，相應(yīng)地制定一些必要的操作規(guī)程，以便提高鉆鑿中心孔的質(zhì)量。

2)做好地質(zhì)預(yù)測(cè)工作。首先要了解天井中心孔穿過(guò)巖層的性質(zhì)及其變化情況，了解斷層、破碎帶、巖層變換等的確切位置，以便有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施。

3)用人為的方法改進(jìn)鉆機(jī)的不足。主要措施有：保證鉆機(jī)的安裝質(zhì)量，經(jīng)常檢查并校正鉆桿的垂直度；開孔時(shí)給壓小，待慢速鉆進(jìn)300～400mm后，停機(jī)檢查位置，經(jīng)找正后再按正常風(fēng)壓鉆進(jìn)。

當(dāng)通過(guò)斷層、裂隙和軟硬巖交界面時(shí)，鉆進(jìn)中要精心操作，控制推力，以小風(fēng)壓、小推力慢速鉆進(jìn)；在打傾斜孔時(shí)，為了克服鉆桿重量的影響，可在安裝鉆機(jī)時(shí)朝可能偏斜方向的相反方向轉(zhuǎn)一個(gè)校正角(即圖2―10中的a角)，以使鉆孔最終落在設(shè)計(jì)位置上。校正角的大小與巖石的性質(zhì)、鉆孔傾角與天井高度有關(guān)，巖石軟、傾角緩、天井高時(shí)，所用的校正角應(yīng)大些，相反情況就小些。還可采用導(dǎo)正鉆桿來(lái)減少鉆桿的擺動(dòng)。導(dǎo)正鉆桿是在普通鉆桿外面焊上3～4根聲l0～12mm的圓鋼，圓鋼長(zhǎng)500～700mm(圖2-12)。根據(jù)孔深每隔3～5節(jié)鉆桿加入一根導(dǎo)正鉆桿，相當(dāng)于長(zhǎng)鉆桿上加入許多支點(diǎn)，從而減少擺動(dòng)。

圖2―12導(dǎo)正鉆桿

C安裝絞車和電氣信號(hào)裝置

絞車安裝前應(yīng)將中心孔周圍浮石清理干凈并安上保護(hù)套管，以防落石堵塞中心孔或水流人工作面。安裝時(shí)，要求軌道鋪平，以利絞車游動(dòng)。為了防止雜散電流引起早爆事故，絞車硐室內(nèi)的軌道應(yīng)與外部軌遭斷升。

信號(hào)聯(lián)系是保證吊罐法安全施工的重要措施之一，必須做到信號(hào)明確、暢通，聯(lián)系可靠。

目前我國(guó)普遍采用電鈴、電話、燈光等幾套設(shè)施相結(jié)合的信號(hào)聯(lián)系方法。有的礦山還在吊罐上安設(shè)電控信號(hào)箱，采用電控，電鈴、電話相結(jié)合的方法，使罐上人員不僅可以直接與上、下中段聯(lián)系，而且當(dāng)信號(hào)失靈，吊罐發(fā)生卡幫或過(guò)卷時(shí)，還可以直接通知吊罐上、下或停車。

信號(hào)線路是通過(guò)鄰近天井或鉆孔進(jìn)行敷設(shè)的。電鈴、電話應(yīng)分別設(shè)專線。安裝后要進(jìn)行檢查。

B吊罐法掘進(jìn)工作

a鑿巖工作

一臺(tái)吊罐一般配2臺(tái)YSP-45型鑿巖機(jī)同時(shí)鑿巖，這樣有利于吊罐受力平衡，保持穩(wěn)定。中心孔還有利于炮眼排列和提高爆破效果，但處理不好會(huì)造成中心孔堵塞，影響掘進(jìn)的正常進(jìn)行。所以既要獲得好的爆破效率，又要防止中心孑L堵塞，是天井工作面炮眼排列要充分注意的事項(xiàng)。圖2―13所示為炮眼排列的幾種型式。

圖2―13炮眼排列

(a)斜天井螺旋形掏槽；(b)螺旋形掏槽；(c)對(duì)稱直線掏槽

常用的炮眼排列有螺旋形掏槽、對(duì)稱直線掏槽、三角柱掏槽、不規(guī)則桶形掏槽等。具體尺寸要視巖石情況而定，一般眼深l．7m左右。

在掘進(jìn)斜天井時(shí)，為保證吊罐上下運(yùn)行方便與安全，邊眼向外應(yīng)有90。～95。的傾角，底板增加l～2個(gè)炮眼，并以多打眼少裝藥的辦法獲得較好的成型規(guī)格。

b起爆方法

我國(guó)金屬礦山采用的起爆方法有火雷管起爆、電雷管起爆和非電導(dǎo)爆管起爆。為了避免雜散電流的威脅，一般多采用通電點(diǎn)燃火雷管引爆炸藥的方法和非電導(dǎo)爆管起爆法。

采用普通電雷管或微差電雷管起爆時(shí)，應(yīng)測(cè)量工作面的雜散電流。要求雜散電流不超過(guò)30mA，否則必須切斷作業(yè)地點(diǎn)上下中段50m以內(nèi)的一切電源。只有在雜散電流不超過(guò)規(guī)定值時(shí)，才能起爆。

c通風(fēng)防塵

天井掘進(jìn)時(shí)，通風(fēng)比較困難。吊罐法的中心孔為解決通風(fēng)問(wèn)題創(chuàng)造了一定的條件。各地習(xí)慣于采用混合式通風(fēng)方式，即在上中段通過(guò)中心孔向下放風(fēng)管和水管，并以高壓風(fēng)、水自上而T吹洗'ftl'11it，同時(shí)在下中段天井附近安設(shè)局部通風(fēng)機(jī)，將炮煙抽出。這種方法效果好，大約10～15min便可將炮煙全部從天井內(nèi)排出。

為了減少工作面粉塵，吊罐提升至工作面后，可用高壓水或噴霧灑水裝置將井壁上的粉塵沖洗干凈。

d裝巖

裝巖一般多與鑿巖平行作業(yè)。我國(guó)金屬礦山采用吊罐法掘進(jìn)天井時(shí)，用裝巖機(jī)裝入礦車或轉(zhuǎn)載斗車。有的礦山采用漏斗裝車，如圖2―7所示。

C勞動(dòng)組織與作業(yè)方式

根據(jù)我國(guó)各礦山組織快速施工的經(jīng)驗(yàn)，用吊罐法掘進(jìn)天井時(shí)，最好成立專門的吊罐掘進(jìn)隊(duì)，下設(shè)準(zhǔn)備小組和掘進(jìn)小組，統(tǒng)一指揮。每班配備鑿巖工2人：絞車工1人、裝巖工2人，既分工又合作，并有專人負(fù)責(zé)信號(hào)系統(tǒng)。每三或四班配l名機(jī)修工，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣的勞動(dòng)組織能充分利用工時(shí)和設(shè)備，大大促進(jìn)掘進(jìn)速度的提高。

根據(jù)多數(shù)礦山的經(jīng)驗(yàn)，單工作面作業(yè)時(shí)，每班可完成2～3個(gè)循環(huán)，其循環(huán)圖表如圖2～14所示。

圖2―14某礦單工作面作業(yè)時(shí)每班三循環(huán)圖表

2．2．2．3天井吊罐工安全操作規(guī)程

(1)吊罐掘進(jìn)中，裝巖工不準(zhǔn)在井下部作業(yè)，以防落石傷人。

(2)采用漏斗掘進(jìn)時(shí)，漏斗必須放空，并把翻板和漏斗里的碴石清理干凈。

(3)吊罐鑿巖爆破工應(yīng)遵守下列規(guī)定：

1)必須認(rèn)真檢查吊罐設(shè)備有無(wú)損壞，安全設(shè)施是否可靠，風(fēng)水繩連接是否牢固，螺絲有否松動(dòng)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理，確認(rèn)安全可靠后，方準(zhǔn)使用。

2)鋼繩與吊罐吊掛后，要做進(jìn)一步的檢查，確認(rèn)吊掛符合要求后，方可向吊罐裝入鑿巖工具和爆破材料。爆破材料應(yīng)裝在專用的箱子里。 ，

3)吊罐上升時(shí)，應(yīng)打開安全傘。隨著吊罐的上升，要仔細(xì)檢查井壁巖石情況，發(fā)現(xiàn)浮石或吊罐卡幫時(shí)應(yīng)立即發(fā)出停罐信號(hào)進(jìn)行處理。

4)升降吊罐時(shí)，人員和工具要保持平衡；出現(xiàn)刮幫時(shí)，嚴(yán)禁用腳踏井幫來(lái)調(diào)整罐位，只準(zhǔn)用木棍支幫調(diào)整罐位解決刮幫問(wèn)題。

5)吊罐到達(dá)工作面后，支好氣支頂，放下一面安全傘，處理好工作面浮石后再開機(jī)作業(yè)。

6)同時(shí)開動(dòng)兩臺(tái)機(jī)器鑿巖時(shí)，兩個(gè)機(jī)臺(tái)不能都在吊罐一側(cè)，以免失去平衡。

7)只準(zhǔn)用非電導(dǎo)爆管爆破，不許用其他雷管。起爆藥包只許在打完炮孔后加工。裝藥結(jié)束后，將導(dǎo)爆管捋成兩股，盡量貼近頂板兩側(cè)，而后匯集成一股捆綁在長(zhǎng)導(dǎo)爆管的雷管上。收回氣支頂和支開安全傘，發(fā)出下罐信號(hào)，長(zhǎng)導(dǎo)爆管隨身攜帶放出，不許拋到下邊，以防靠近鋼絲繩和吊罐遭到損壞和混線。

8)在吊罐上下運(yùn)行和鑿巖爆破操作期間，都必須攜帶好安全帶。

9)警戒方法：吊罐天井上部由絞車工負(fù)責(zé)，下部由鑿巖工或爆破工負(fù)責(zé)。爆破工接到絞車工給的允許起爆信號(hào)后，方準(zhǔn)起爆。

(4)絞車工應(yīng)遵守下列規(guī)定：

1)必須認(rèn)真檢查游動(dòng)絞車電機(jī)的接地、電機(jī)與卷筒接頭對(duì)盤的絕緣、安全閘及其他部件是否可靠；電源開關(guān)、軌道、鋼絲繩及其吊掛部件是否安裝好，經(jīng)過(guò)試運(yùn)轉(zhuǎn)確認(rèn)全部可靠后方可放鋼絲繩。絞車檢查不許帶電作業(yè)。

2)在工作中不許擅自脫離工作崗位，操作中必須精神集中，不許邊操作邊談話，嚴(yán)禁交給他人操作。

3)吊罐的速度每分鐘不得大于lOm，鋼絲繩與絞車卷筒上必須有吊罐到位的停車記號(hào)，接到停罐信號(hào)后，立即合上手閘同時(shí)拉下電源開關(guān)。絞車在運(yùn)轉(zhuǎn)中失去聯(lián)系，應(yīng)立即停車。

4)運(yùn)行中如突然發(fā)生停電，要立即合上手閘，拉下電源開關(guān)，制動(dòng)有效時(shí)間不能大于0．5s。

5)吊罐往下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要帶電運(yùn)行，不允許撤電運(yùn)行。

6)爆破后，絞車工負(fù)責(zé)打開噴霧器閘門。

2．2．2．4對(duì)吊罐法掘進(jìn)天井的評(píng)價(jià)

A優(yōu)點(diǎn)

(1)與普通法掘進(jìn)天井相比，吊罐法掘進(jìn)天井不需搭設(shè)工作臺(tái)、安全棚、梯子平臺(tái)，不用梯子；材料、設(shè)備的上下都不要用人工去完成，這樣既節(jié)約材料，又減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。

(2)由于可以利用中心孑L進(jìn)行混合式通風(fēng)，大大改善通風(fēng)效果，減少通風(fēng)所需的時(shí)間，杜絕炮煙中毒事故的發(fā)生，改善了工人的作業(yè)環(huán)境。

(3)工序較簡(jiǎn)單，輔助作業(yè)時(shí)間短。由于可以利用中心孔進(jìn)行爆破，故爆破效率高，可有效提高天井的掘進(jìn)速度，提高工效。過(guò)去采用普通法掘進(jìn)時(shí)，每月進(jìn)尺只有20～30m，采用吊罐法掘進(jìn)天井之后，掘進(jìn)速度提高5～10倍，工效可提高2．5倍。

(4)吊罐法所需設(shè)備輕便靈活，使用方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作、維修容易，因而有利于各礦山推廣。

(5)這種方法既節(jié)約原材料，又提高掘進(jìn)速度和工效，故使掘進(jìn)每米天井的成本顯著降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，吊罐法較之普通法可降低成本10％～l5％。

B缺點(diǎn)

(1)吊罐法只適用于中硬以上的巖石，在松軟、破碎的巖層中不宜使用。

(2)天井過(guò)高時(shí)，鉆孔偏斜值也大，在現(xiàn)有設(shè)備條件下不宜掘進(jìn)太高的天井，一般以30～60m為宜。

(3)不適于打盲天井和傾角小于65。的斜天井。

(4)在薄礦脈中掘進(jìn)沿脈天井時(shí)，由于中心孔的偏斜，不能確保沿脈掘進(jìn)，這樣不僅不利于探礦，還可能給采礦帶來(lái)貧化和損失。

(5)雖然通風(fēng)條件比普通法有較大改善，但鑿巖時(shí)同樣無(wú)法減少工作面的粉塵和泥漿，工人的工作條件仍然不夠好。

C需要解決的問(wèn)題

(1)研制一種重量輕、靈活、效率高、偏斜小的鉆機(jī)，以確保高速、高質(zhì)量的鈷鑿中心孔，以利于掘進(jìn)高天井。

(2)進(jìn)一步改進(jìn)現(xiàn)有吊罐的結(jié)構(gòu)，以保證升降與作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性。

(3)研究降低粉塵含量的方法和措施，進(jìn)一步改善作業(yè)條件，確保人員的身體健康。

(4)改進(jìn)現(xiàn)有的信號(hào)聯(lián)系裝置，研制新的信號(hào)設(shè)施，確保吊罐作業(yè)安全。

2．2．3深孔爆破法掘進(jìn)天井

深孔爆破法掘進(jìn)天井，就是先在天井下部掘出3～4m高的補(bǔ)償空間，然后在天井上部硐室內(nèi)用深孔鉆機(jī)按照天井設(shè)計(jì)斷面尺寸，沿天井全高自上而下或自下而上鉆鑿一組平行深孔，然后分段裝藥，分段爆破，形成所需斷面和尺寸的天井，如圖2―15所示。爆下的巖石在下中段裝車外運(yùn)。這種方法施工的最大特點(diǎn)是：工人不進(jìn)入井筒內(nèi)作業(yè)，作業(yè)條件得到顯著改善。

采用這種方法的關(guān)鍵是：鉆孔垂直度要好，孔的布置要適宜，爆破參數(shù)要合理，起爆順序要得當(dāng)。

深孔爆破法掘進(jìn)天井的掏槽方式可分為以空孑L為自由面的掏槽和以工作面為自由面的漏斗掏槽(圖2-]6)。前一種掏槽方式用得較多。

圖2―15深孔爆破法掘進(jìn)天井示意圖

1一深孔鉆機(jī)；2一天井；3掏槽眼；4一周邊眼；5一鉆機(jī)硐室；6一裝巖機(jī)；7一礦車

圖2―16連續(xù)裝藥空孔掏槽與集中

裝藥漏斗掏槽作用原理

湖南黃沙坪鉛鋅礦用深孔爆破法掘進(jìn)天井，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)。下面主要介紹該礦使用的方法。

2．2．3．I深孔爆破法掘進(jìn)天井工藝

A深孔鉆鑿

深孔質(zhì)量的好壞是深孔分段爆破法掘進(jìn)天井的關(guān)鍵。深孔的偏斜會(huì)造成孔口和孔底的最小抵抗線不一致，影響爆破效果。

孔的偏斜包括起始偏斜和鉆進(jìn)偏斜。鉆機(jī)的性能、立鉆的精確度和開孔誤差是引起初始偏斜的主要因素；巖層變化、鉆桿的剛度和操作技術(shù)是引起鉆進(jìn)偏斜的基本因素。孔的偏斜率隨孔深增加而增大，這是目前使用深孔爆破法掘進(jìn)天井在高度上受到限制的主要原因。

a深孔鉆機(jī)

深孔爆破法對(duì)鉆機(jī)的要求，一是鉆孔偏斜小，二是鉆速快。

目前，我國(guó)多采用潛孔鉆機(jī)。黃沙坪礦先后采用過(guò)YQ l00型、YQ lOOA型及YQ80型鉆機(jī)和TYQ鉆架。長(zhǎng)沙礦山研究院研制的鉆孔直徑120mm并配有4300ram直徑的擴(kuò)孔刀具的KY l20型地下牙輪鉆機(jī)，具有穿孔速度快、鉆孔偏斜小等優(yōu)點(diǎn)，在該礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

b鉆孔工藝

開鉆前根據(jù)設(shè)計(jì)要求檢查硐室，測(cè)定好天井方位和傾角，給出中心點(diǎn)和孔位，然后安裝鉆機(jī)并調(diào)好鉆機(jī)的方位和傾角，使之符合設(shè)計(jì)要求。

開孔時(shí)首先使用聲l70ram開門鉆頭將孔口磨平，然后選用廬130mm或聲l50mm的開孔鉆頭開孔。開孔要慢速、減壓，精心操作。當(dāng)孔鉆入原巖0．1～o．2m深時(shí)，停止鉆進(jìn)，校核鉆機(jī)的方位和傾角，使之符合設(shè)計(jì)要求，并清除孔內(nèi)積碴，埋設(shè)套管，換乒90mm鉆頭進(jìn)行鉆孔，并在沖擊器后安接導(dǎo)正鉆桿以控制鉆孔偏斜。

鉆孔偏斜是深孔爆破法成敗的關(guān)鍵之一，要求偏斜率不大于0．5％。每鉆進(jìn)10m應(yīng)測(cè)斜一次，鉆偏的孔應(yīng)堵塞后再重新*bSL。每鉆完一孔，即應(yīng)進(jìn)行鉆孔測(cè)斜，繪制實(shí)測(cè)圖。

B爆破工作

a爆破參數(shù)及深孔布置

(1)孔徑。根據(jù)所使用的鉆機(jī)、鉆具而定。采用YQ80型潛孔鉆機(jī)時(shí)，裝藥孔直徑定為90mm，使用KY l20型地下牙輪鉆機(jī)時(shí)，裝藥孔直徑定為l20mm。

國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)表明，作自由面使用的空孔以采用較大直徑為宜，可采用普通鉆頭鉆孔，然后用擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔的辦法。這樣做的目的是保證l號(hào)掏槽孔爆破時(shí)有足夠的破碎角和補(bǔ)償空問(wèn)j以利于巖石的破碎和膨脹。該礦采用聲90mm、j5130mm和聲l50mm三種孔徑組成不同形式的空孔，使用KY l20型地下牙輪鉆機(jī)時(shí)，采用的擴(kuò)孔刀具直徑為300mm。

(2)孔距。第一響掏槽孔到空孔的距離是爆破參數(shù)中最關(guān)鍵的參數(shù)。如果l號(hào)掏槽孔爆破發(fā)生“擠死”現(xiàn)象，則后續(xù)掏槽孔的爆破無(wú)效，甚至發(fā)生沖炮。l號(hào)掏槽孔是以空孔壁作自由面，其條件劣于后續(xù)掏槽孔，故l號(hào)掏槽孔至空孔的距離應(yīng)較小，后續(xù)掏槽孔因有前響掏槽孔爆出的槽腔可供利用，故孔距可以增大。

設(shè)咒表示初始補(bǔ)償系數(shù)，則

（2-2）

式中 S空――空孔橫截面面積；

S實(shí)――1號(hào)掏槽孔爆破巖石實(shí)體的橫截面面積。

從理論上講，如果巖石碎脹系數(shù)為1．5，當(dāng)補(bǔ)償系數(shù)為0．5時(shí)，則空孔的面積即可容納l號(hào)掏槽孔爆下碎巖石。但考慮到由于深孑L偏斜造成的孔距誤差等因素，應(yīng)將Tl值取為0．7以上為合適。

空孔直徑對(duì)確定1號(hào)掏槽孔至空孑L的中心距離有很大影響。孔間距L(圖2-37)的求算方法如下：

（2-3）

式中 D一空孔直徑，mm；

d一l號(hào)掏槽孔直徑，mm；

K――巖石碎脹系數(shù)；

L――l號(hào)掏槽孔到空孔的中心距離，mm。

圖2―17掏槽孔布置參數(shù)計(jì)算圖

(a)1號(hào)掏槽孔同空孔距離關(guān)系圖；(b)其余掏槽孔至空孔間的距離當(dāng)D、d、K等值均為定值時(shí)，則L值可為：

(2-4)

其余槽孔應(yīng)在確保補(bǔ)償空間的前提下，盡量增大槽腔面積，要考慮孔偏影響。

黃沙坪鉛鋅礦在使用雙空孔和三空孔掏槽，裝藥孔直徑為90mm時(shí)，取Ll―350mm、L2―400～450ram、L3=500～550mm。按不同斷面的天井規(guī)格，要求最終形成槽腔面積達(dá)到0．2～O．3m2。深孔布置如圖2―18所示。

圖2―18 深孔排列

(3)裝藥集中度。合理的裝藥集中度取決于礦巖性質(zhì)、炸藥性能、深孔直徑、掏槽孔至空孔的距離等因素。該礦采用5％TNT的硝銨炸藥，掏槽孔直徑90mm，藥包直徑70mm；按孔距遠(yuǎn)近和空孔直徑大小，掏槽孔的裝藥集中度分別為l．65k9／m、2．05k9／m和2．67k9／m；周邊孔采用3．6～3．74k9／m。

(4)孔數(shù)。孔數(shù)與掏槽方式、補(bǔ)償空間大小、礦巖性質(zhì)、禾井?dāng)嗝婕般@孔直徑等因素有關(guān)。

黃沙坪鉛鋅礦采用裝藥孔直徑90mm時(shí)，在天井?dāng)嗝鏋?．25～4．Om時(shí)，布置l0～12個(gè)掏槽孔(包括雙空孑L或三空孔)；掏槽孔直徑300mm，裝藥孔直徑l20mm，天井?dāng)嗝鏋閘．8m×1．8m～2．OmX2．Om時(shí)，布置l個(gè)空孔和6個(gè)裝藥孔。實(shí)踐證明，這樣是合理的，如果再減少孔，不僅布孔困難，而且爆破后天井?dāng)嗝娌灰?guī)整。對(duì)于1．8mXl．8m～2．OmX2．Om的天井，無(wú)須再布置輔助孔，直接布置周邊孔或角孔即可。

(5)一次爆破分段高度。深孔一次鉆成，分段爆破。分段高度大，能節(jié)約材料，節(jié)省輔助時(shí)間，提高效率，但分段高度受到許多條件限制，特別是與補(bǔ)償空間大小有關(guān)。在天井?dāng)嗝?m2左右情況下，當(dāng)補(bǔ)償系數(shù)為0．55～o．7，分段高度可達(dá)5～7m；當(dāng)補(bǔ)償系數(shù)小于0．5時(shí)，則分段高度以取2～4m為宜。此外，分段高度的選取還應(yīng)與巖層情況有關(guān)，不同巖層的界面、破碎帶等應(yīng)作為分段間的界面。

b裝藥及起爆方法

(1)裝藥方法與裝藥結(jié)構(gòu)。除第一分段從下往上裝藥外，其余分段均由上往下裝藥。由上往下裝藥時(shí)，先將孔下口填塞好后，用繩鉤將藥包放入孔內(nèi)，上部填以炮泥和碎巖碴。下端堵寨高度以不超過(guò)最小抵抗線為宜，上堵高度在0．5m以上。

由于掏槽孔的抵抗線小，為了避免槽孔爆破時(shí)過(guò)大的橫向沖擊動(dòng)壓將空孔或槽腔堵死，可采用間隔裝藥的方法來(lái)減少每米槽孔的裝藥量。根據(jù)最小抵抗線和自由面大小，每個(gè)長(zhǎng)160mm、240mm或480mm長(zhǎng)的藥包同一個(gè)長(zhǎng)200mm的竹筒相間，并在裝藥全長(zhǎng)敷設(shè)導(dǎo)爆索，如圖2―19所示。

圖2―19掏槽孔裝藥結(jié)構(gòu)圖

1一導(dǎo)爆管；2一炮泥；3一藥筒；4一竹筒；5導(dǎo)爆索；6一木楔；7一木塞

其余孔均采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，并在裝藥段全長(zhǎng)上敷設(shè)導(dǎo)爆索。

(2)起爆方法。采用非電導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索起爆。微差間隔時(shí)間，考慮深孔爆破后有充裕的排碴時(shí)間，掏槽孔取lOOms以上，周邊孔取200ms以上。

起爆順序是：第一分段先爆掏槽孔，第二分段掏槽孔與第一分段周邊孔同時(shí)爆破，一般掏槽孑L超前周邊孔一個(gè)分段。

C深孔堵塞的原因及處理

(1)深孔堵塞的原因：

1)空孔補(bǔ)償空間不夠和裝藥量過(guò)大，可造成槽腔和鄰近孔擠死。這是因?yàn)檠b藥量過(guò)多，造成巖石過(guò)分粉碎，并以更高的速度射向空孔壁，以更大的壓力壓實(shí)，在掏槽空間有限的情況下排碴困難，形成再生巖，造成槽腔和鄰近孔擠死。

2)裝藥高度不合理，裝藥較高的孑L會(huì)將裝藥較低的孔擠死。

3)裝藥段內(nèi)有兩種不同巖層時(shí)，先爆孔易將鄰近軟巖處的炮孔擠死。

4)下孔口堵塞高，起爆順序不當(dāng)?shù)取?/p>

(2)處理方法：

1)當(dāng)堵孔高度在0．6～o．8m時(shí)，可在該孔內(nèi)裝少量炸藥爆破，貫通該孔。

2)當(dāng)堵塞較高時(shí)，用相鄰未堵孔少量裝藥低段爆破，逐步削低堵塞高度。

d球狀藥包漏斗爆破方案

平行空孔自由面的爆破方案要求鉆孔有較高的精確度。如果鉆孔的精確度不夠高，則可改用球狀藥包漏斗爆破的方案。這種方法不需要空孔，而是讓l號(hào)掏槽孑L的藥包朝向底部自由面爆破。1號(hào)掏槽孔藥包爆出一個(gè)倒置的漏斗形缺口，然后后續(xù)的掏槽孔藥包則依次以漏斗側(cè)表面及擴(kuò)大的漏斗側(cè)表面作為自由面進(jìn)行爆破。圖2―16是平行空孔爆破同球狀藥包漏斗爆破的比較示意圖。

根據(jù)利文斯頓漏斗爆破理論，集中藥包長(zhǎng)度應(yīng)不大于直徑的6倍。因此，漏斗爆破掘進(jìn)天井的方法雖然有使用孔數(shù)較少和對(duì)鉆孔精確度要求低等優(yōu)點(diǎn)，但它一次爆破所能爆落的分段高度相對(duì)較低。

2．2．3．2對(duì)深孔爆破法掘進(jìn)天井的評(píng)價(jià)

深孔爆破法掘進(jìn)天井的突出優(yōu)點(diǎn)是工人不進(jìn)入天井井筒內(nèi)作業(yè)，工作安全，作業(yè)條件改善，在這方面普通法、吊罐法和爬罐法都遠(yuǎn)不及深孔爆破法。深孔爆破法比普通法節(jié)約坑木。與爬罐法、鉆進(jìn)法比較，它的設(shè)備投資也較低，且能在不穩(wěn)定的巖層中施工，這是吊罐法、爬罐法所不能做到的。

深孔爆破法的主要問(wèn)題是受掘進(jìn)高度的限制，打高天井時(shí)成本高，鉆孔偏斜大，難于控制。

該法目前國(guó)內(nèi)外礦山已逐步推廣用于高度在50m以內(nèi)、傾角45。～90。的天井。

推廣深孔爆破法掘進(jìn)天井的關(guān)鍵在于對(duì)鉆孔設(shè)備和爆破工藝的研究。

目前用于深孔爆破法掘進(jìn)天井的鉆孔設(shè)備中，潛孔鉆機(jī)的鉆孔準(zhǔn)確性不高，臺(tái)班效率低、鉆機(jī)故障多，換孔、移位均不方便。長(zhǎng)沙礦山研究院研制的KY一120型地下牙輪鉆機(jī)在一定程度上克服了上述缺點(diǎn)。

加強(qiáng)爆破工藝研究的重點(diǎn)在于確定合理的爆破分段高度和減少炸藥消耗量。加大爆破分段高度有許多好處，但分段高度過(guò)大，往往造成深孔的堵塞和擠死，使處理工作困難，而且浪費(fèi)材料和工時(shí)。應(yīng)積極研究在各種地質(zhì)條件下合理的分段高度和爆破規(guī)律，以減少堵孔事故，保證每次爆破的成功。

隨著上述問(wèn)題的合理解決，深孔爆破法無(wú)疑將是天井掘進(jìn)的一種既安全又經(jīng)濟(jì)、速度又快的方法。

2．2．4爬罐法掘進(jìn)天井

用爬罐法掘進(jìn)天井，它的工作臺(tái)不像吊罐法那樣用絞車懸吊，而是和一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)械聯(lián)結(jié)在一起，隨驅(qū)動(dòng)機(jī)械沿導(dǎo)軌運(yùn)行。圖2―20所示為爬罐法掘進(jìn)天井示意圖。

圖2-20爬罐法掘進(jìn)天井示意圖

1一主爬罐；2一導(dǎo)軌；3一副爬罐；4～主爬罐軟管絞車；5一副爬罐軟管絞車；6一風(fēng)水分配器

2．2．4．1爬罐法掘進(jìn)天井工藝

掘進(jìn)前，先在下部掘出設(shè)備安裝硐室(避炮硐室)。開始先用普通法將天井掘出3～5m高，然后在硐室頂板和天井壁上打錨桿，安裝特制的導(dǎo)軌。此導(dǎo)軌可作為爬罐運(yùn)行的軌道，同時(shí)利用它裝設(shè)風(fēng)水管向工作面供應(yīng)壓風(fēng)和高壓水。在導(dǎo)軌上安裝爬罐，在硐室內(nèi)安裝軟管絞車、電動(dòng)絞車以及風(fēng)水分配器和信號(hào)聯(lián)系裝置等。上述設(shè)備安裝調(diào)試后，將主爬罐升至工作面，工人即可站在主爬罐的工作臺(tái)上進(jìn)行打眼、裝藥聯(lián)線等工作。放炮之前，將主爬罐驅(qū)往避炮硐室避炮，放炮后，打開風(fēng)水閥門，借工作面導(dǎo)軌頂端保護(hù)蓋板上的噴孔所形成的風(fēng)水混合物對(duì)工作面進(jìn)行通風(fēng)。爆下來(lái)的巖碴用裝巖機(jī)裝入礦車運(yùn)走。裝巖和鉆眼可根據(jù)具體情況順序或平行進(jìn)行。

導(dǎo)軌隨著工作面的推進(jìn)而不斷接長(zhǎng)。只有當(dāng)天井掘完后，才能拆除導(dǎo)軌，拆除導(dǎo)軌的方向是自上而下進(jìn)行的。

利用輔助爬罐可以使天井工作面與井下取得聯(lián)系，以便縮短掘進(jìn)過(guò)程中的輔助作業(yè)時(shí)間。

2．2．4．2爬罐法掘進(jìn)天井的適用條件

爬罐法能夠掘進(jìn)高天井、盲天井，也能掘進(jìn)傾角較小的天井和沿礦體傾斜方向彎曲的天井，又可用于掘進(jìn)需要支護(hù)的天井，因此，它的適應(yīng)性廣。不僅如此，采用此法作業(yè)較吊罐法安全，機(jī)械化程度高，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度不大。但是這種方法的設(shè)備投資大，設(shè)備的維護(hù)檢修也較復(fù)雜，掘進(jìn)前的準(zhǔn)備工程量大，工作面的通風(fēng)不及吊罐法好，粉塵大。盡管如此，這種方法由于它的適應(yīng)性強(qiáng)，在國(guó)外應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)酒泉鋼鐵公司鏡鐵山鐵礦使用較好。

國(guó)內(nèi)外采用爬罐法掘進(jìn)天井的指標(biāo)、作業(yè)方式與勞動(dòng)組織列于表2-2。

表2―2國(guó)內(nèi)外采用爬罐法掘進(jìn)天井的指標(biāo)、作業(yè)方式與勞動(dòng)組織

2．2．5鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井

鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井，是用天井鉆機(jī)在預(yù)掘的天井?dāng)嗝鎯?nèi)沿全深鉆一個(gè)直徑200～300mm的導(dǎo)向孔，然后用擴(kuò)孔刀具分次或一次擴(kuò)大到所需斷面，人員不進(jìn)入工作面，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)工作全面機(jī)械化。

2．2．5．1鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井工藝

A鉆進(jìn)方式

天井鉆機(jī)的鉆進(jìn)方式主要有兩種：一種是上擴(kuò)法，其鉆進(jìn)程序是：將天井鉆機(jī)安在上部中段，用牙輪鉆頭向下鉆導(dǎo)向孔，與下部中段貫通后，換上擴(kuò)孑L刀頭，由下而上擴(kuò)孔至所需要的斷面，如圖2-21a所示。另一種是將鉆機(jī)安在天井底部，先向上打?qū)蚩祝傧蛳聰U(kuò)孔，即所謂下擴(kuò)法，如圖2-21b所示。

目前我國(guó)天井鉆進(jìn)方式均采用上擴(kuò)式。

圖2―21鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井的兩種鉆進(jìn)方式

(a)上擴(kuò)法；(b)下擴(kuò)法

1一天井鉆機(jī)；2動(dòng)力組件；3～擴(kuò)孔鉆頭；4一導(dǎo)向孔；5一漏斗

B天井鉆機(jī)、鉆頭及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

按天井鉆機(jī)的外形尺寸可分為低矮型和普通型。我國(guó)的AT型鉆機(jī)屬于普通型，TYZ型屬于低矮型。但是不管哪類鉆機(jī)都具有向下鉆導(dǎo)孔和向上擴(kuò)孔的基本性能。表2-3所示列舉了我國(guó)現(xiàn)有天井鉆機(jī)的主要技術(shù)性能。

表2-3國(guó)產(chǎn)部分天井鉆機(jī)的主要技術(shù)性能

擴(kuò)孔刀頭與刀具是天井鉆進(jìn)的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能直接影響鉆井費(fèi)用和天井鉆進(jìn)法的發(fā)展規(guī)模。近l0年來(lái)，在研究天井鉆機(jī)的同時(shí)，把發(fā)展擴(kuò)孑L刀頭與刀具的技術(shù)作為發(fā)展天井鉆進(jìn)技術(shù)的重點(diǎn)，先后研制了直徑為500mm、l000mm、1500mm、2000mm不同形式的刀頭及適應(yīng)于不同巖石中的三種不同形式的破巖刀具。

擴(kuò)孔刀頭由刀盤、刀具和拉桿組成(圖2-22)。刀盤是用于安裝刀具的，刀具是破巖裝置，而拉桿的作用是把拉力及扭矩通過(guò)刀盤傳給刀具而用于破巖。刀頭形式有整體式結(jié)構(gòu)和組合式結(jié)構(gòu)，直徑在1．5m以下者為整體式結(jié)構(gòu)，l．5m以上者為組合式結(jié)構(gòu)。刀具分密齒形滾刀、合金鋼盤形滾刀、鑲齒盤形滾刀。這三種滾

刀已成為天井刀具的基本刀型，具有各自的破巖性能，基本上適應(yīng)了我國(guó)礦山不同性質(zhì)巖石的需要，成為我國(guó)刀具系列的基礎(chǔ)。

圖2―22單層組合式刀頭

1一拉桿；2一刀盤；3一刀具

C天井鉆進(jìn)工藝

在鉆井之前，先在上水平開鑿鉆機(jī)硐室，于底板上鋪一層混凝土墊層，待其凝結(jié)硬化后，用地腳螺絲將鉆機(jī)固定在此基礎(chǔ)上，用斜撐油缸和定位螺桿把鉆機(jī)調(diào)節(jié)到所需的鉆進(jìn)角度，接上電源，便可開始自上而下鉆進(jìn)導(dǎo)向孔。導(dǎo)向孔的直徑視鉆機(jī)不同，目前使用兩種型號(hào)的三牙輪鉆頭，即9號(hào)(≠216mm)和10號(hào)(56250mm)。在鉆進(jìn)過(guò)程中選用適當(dāng)形式和數(shù)量的鉆桿穩(wěn)定器，并根據(jù)巖石性質(zhì)控制轉(zhuǎn)速與鉆壓，使鉆孔偏斜率保持在1％以內(nèi)，有的僅0．2％～0．3％。鉆進(jìn)中的巖屑，用高壓風(fēng)或高壓水排出孔外。

當(dāng)導(dǎo)向孔鉆通下水平后，卸下鉆頭，換上擴(kuò)孑L刀頭，然后開始自下而上擴(kuò)孔。擴(kuò)孔刀具的選用視巖石條件而定。在硬巖中采用密齒形滾刀，在中硬以下巖石中采用鑲齒盤形滾刀，軟巖中采用合金鋼盤形滾刀。孔中的巖屑借自重與高壓水排離工作面。

當(dāng)擴(kuò)孔刀頭鉆通鉆機(jī)底下的混凝土墊層后，用鋼絲繩暫時(shí)將擴(kuò)孔刀頭吊在井口，待撤出鉆機(jī)之后再取出擴(kuò)孔刀頭；或是在鉆機(jī)撤出之前將擴(kuò)孔刀頭放到天井的底部，但是這需要重新接長(zhǎng)鉆桿，比較費(fèi)事。表2―4為國(guó)外鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井的技術(shù)指標(biāo)。

表2-4國(guó)外鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井的技術(shù)指標(biāo)

注：工班工效的計(jì)算中包括安裝天井鉆機(jī)，鉆鑿導(dǎo)向孔，擴(kuò)孔成井，運(yùn)搬設(shè)備，以及所有輔助作業(yè)和一切耽誤時(shí)問(wèn)在內(nèi)。

2．2．5．2鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井的適用條件

鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井之所以發(fā)展快，是因?yàn)橛腥缦乱恍﹥?yōu)點(diǎn)：

(1)采用鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井時(shí)，不需要鑿巖爆破，工人不進(jìn)入工作面，故作業(yè)安全，勞動(dòng)條件好。

(2)掘進(jìn)天井的作業(yè)全部機(jī)械化，故掘進(jìn)速度快、工效高。

(3)天井是機(jī)械鉆進(jìn)，成井質(zhì)量好，井壁規(guī)整穩(wěn)定，通風(fēng)阻力小。

(4)不受天井傾角的限制，可以鉆進(jìn)高天井；在地溫高、漏水較大的情況下，其他方法更無(wú)法與之相比。

鉆進(jìn)法掘進(jìn)天井還存在著如下缺點(diǎn)：

(1)刀具的磨損大，成本較高。

(2)設(shè)備投資和動(dòng)力消耗大。

(3)鉆機(jī)的重量大，不便于運(yùn)搬，安裝工作量也大。

(4)需要開鑿專門的硐室，天井上下都必須有通道。

天井鉆進(jìn)法在我國(guó)已經(jīng)有了十幾年的發(fā)展歷史，鉆井技術(shù)日趨完善，為我國(guó)天井施工法開辟了一條新的途徑。實(shí)踐證明，在中硬以下的巖石，鉆井直徑小于2m，鉆井深度在60m左右的天井鉆進(jìn)中，不論在工效、成本和月成井速度等技術(shù)指標(biāo)方面都取得了令人滿意的效果。

但是天井鉆進(jìn)法的設(shè)備投資大，維修費(fèi)用高，輔助工程量大，刀具費(fèi)用高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率不高，使用范圍受到了一定的限制。