印度斯坦锌公司Sindesar Khurad Mine(简称SK铅锌矿)位于印度拉贾斯坦邦,隶属于韦丹塔资源公司。矿井开拓方式为混合开拓,布置南、北两条斜坡道及一条混合提升竖井。
目前该矿两条斜坡道及混合井已竣工并投入运行,现阶段6个中段采矿工程与9个水平开拓工程有序开展,由中煤第五建设有限公司承建-165mRL、-175mRL、-200mRL、-235mRL、-285mRL、-395mRL六个水平开拓工程同步施工,现场采用多水平流水作业。
开拓工程巷道均设计为直墙拱形断面,断面尺寸5500×5000m,锚网支护,螺纹钢筋树脂锚杆规格为φ22mm×2.4m,排距1.2m,间距1.5m,自底板向上2m开始布置,每排9根,梅花桩形式布置。钢筋网由φ6.0mm圆钢加工而成,网幅2.4m×4.5m,网格0.1×0.1m,钢筋网搭接长度300mm,搭接处均匀布置6根锚杆压网。
根据SK矿已竣工的斜坡道和竖井施工期间揭露的地质情况可知:项目区域内地质环境为前寒武纪带状片麻岩复合群岩层,主要岩石为片麻岩和片岩及其带状片麻岩复合体,有基本类型酸性火成岩侵入。
施工区域水文地质类型简单,预计正常情况下每个工作面涌水量小于0.5m3/h。
开拓工程采用4部双臂凿岩台车组织多水平全工序大型机械化作业线施工,全断面一次打眼、爆破,双臂凿岩台车打眼,装药台车装炸药,21t铲运机转运(装载)矸石,65t自卸式矿用卡车运输,双臂凿岩台车或撬毛台车找顶,双臂凿岩台车进行锚网支护。装载处、交叉点等特殊巷道根据围岩稳定情况增加喷浆、锚索支护。
工艺流程:工作面安全检查→标定巷道轮廓→双臂凿岩台车全断面打眼→安装起爆药卷→装药台车装药→连线、撤人警戒、爆破→通风→铲运机转运矸石至存矸硐室或矿用卡车→找顶→清底→尺寸复查→凿岩台车打锚杆孔→凿岩台车安装锚固剂→凿岩台车挂网、安装锚杆→下一循环。
锚网支护完成,标定巷道轮廓线及周边眼导向线,按爆破图标自下而上依次凿眼,采用三特维特DD421型或阿特拉斯M2C型双臂凿岩台车配Φ40mm×4900mm六棱钻杆、Φ45mm“柱齿”型钻头湿式凿眼。底部炮眼完成后,及时插入塑料导管,防止孔口被掩埋。周边眼施工时,按导向线调整钻进角度,并按设计角度外插;采用直眼掏槽,设计4个空心眼,空心眼先由Φ45mm钻头开孔,然后采用Φ102mm“镶齿”型钻头扩孔。
凿眼完成后,采用秒延期导爆管、导爆索配合电雷管起爆,反向装药结构。
装药前,由放炮员测量炮孔角度和深度确认无误后,装入安装导爆管的起爆药卷,之后采用装药车装入散装炸药,散装炸药在孔内膨胀、凝结,无需封孔。
采用并联的连线方式,连线时须将每个孔的导爆管与导爆索卡固后,采用1～2个电雷管引爆导爆索实现爆破。
爆破后的矸石(矿石)采用21T铲运机转载至存矸硐室或65T自卸式矿用卡车,由矿用卡车运送至地面排矸场或者井下溜井。运送至溜井的矿石经破碎系统后由竖井箕斗排至地面。
采用凿岩台车或撬毛台车按照设计断面由后向前进行找顶,找顶作业时,沿岩石缝隙插钎找顶。
开拓工程巷道设计为锚网支护,支护作业全程采用双臂凿岩台车。支护工艺流程:标定锚杆孔位置→造孔→清孔→安装锚固剂→铺设网片→推入锚杆、搅拌→紧固螺栓致托盘紧贴岩面。
造孔:采用双臂凿岩台车配Φ32mm×3100mm六棱钻杆、Φ35mm“柱齿”型钻头湿式打眼。锚杆长度2400mm,造孔深度2300mm,全长锚固,安装托盘、螺母后外露长度50mm。
锚固剂安装:锚杆孔完成后安装树脂锚固剂,锚固剂一端设有伞帽,将锚固剂放入塑料导管(伞帽直径大于塑料导管,裸露在外),塑料导管下端放入凿岩台车钻臂上的导管推进器,操作凿岩台车将导管另一端(锚固剂伞帽端)对准锚杆孔,推入后即刻抽出,伞帽受摩擦力卡固,即将锚固剂留置在孔内。
铺设钢筋网、安装锚杆:使用双臂凿岩台车作业。首先将锚杆、托盘装入凿岩台车钻臂的锚杆推进器,由钻臂上的锚杆外露端头将钢筋网挑起,然后由另一个钻臂调整网片至设计位置并固定在岩面上。凿岩台车推送锚杆搅动锚固,锚杆推送至眼底后等待60秒,待锚固剂凝固后紧固锚杆螺栓至托盘紧贴岩面。锚固剂凝固期间使用另一个钻臂进行下一套锚杆安装工作。双臂凿岩台车的两个钻臂交叉作业,实现快速施工。
主运采用无轨运输,矸石(矿石)采用铲运机转载至65T矿用卡车,由矿用卡车运送至指定地点。
工作面需用材料由铲运机(剪刀撑式升降车)经斜坡道运输至工作面。
人员自混合井罐笼出入井,井下各水平工作面人员往来乘坐人行车。
开拓工程施工前期,在各水平巷口安装2×75kw轴流式局部扇风机配一路直径1200mm胶质风筒向工作面供新鲜风流。随开拓工程进展,及时施工进、回风巷及通风天井,便于通风系统调整。
主变电所为业主所有,水泵等的小功率连接, 小型电缆从附近的主要低压电源/接线盒供电。三相415V的低压供电由井下主变电站提供,将低压变电站的电缆敷设到工作区域。
施工期间,自变电站敷设3×240mm2电缆至各水平配电柜,再由3×120mm2电缆引到工作面设备启动柜。
供水:斜坡道布置一路4寸胶管作供干管,连接至业主提供的供水总阀门。各施工水平巷口安装三通,由2寸胶管引水至工作面。凿岩台车采用1寸软管和接头扣件与工作面供水阀门连接使用。
排水:各水平临时水仓内设置水泵,施工水平排水管路为2寸胶管,与斜坡道4寸主排水管路连接,排水至主水仓内,再通过主排水泵房内的永久排水设备和竖井井壁固定的永久排水管路排至地面。
由于巷道采用大型机械施工,为防止车辆剐蹭,风筒、管路、电缆均布置挂在巷道顶板处。风筒、管路悬挂采用液压剪刀撑式升降车进行,升降车围栏高度1.2m,高空作业安全可靠。电缆悬吊采用缆线台车配合升降车进行。
采用“三八制”作业,每班22人。因每日8:30、16:30为井下采矿放炮时间,所有人员必须升井,夜班与早班、早班与中班在地面交接班,每班实际作业时间6h,中班与夜班在井下交接班,每天作业时间20h。每循环各工序作业时间14小时,循环进尺4.2m(炮眼深度4.5m),其中凿岩台车作业时间9小时20分钟,每部凿岩台车兼顾两个工作面,每天完成两个循环,日进尺8.4m,凿岩台车每月检修5天,理论月进尺210m。
该项目施工期间,配备双臂凿岩台车4部,组织工作面流水作业,综合月进尺700m,每台凿岩台车平均进尺175m,设备利用率83%。
1、巷道内每100m设置一个存矸硐室,爆破后铲运机可在1-2h将工作面矸石倒至后方存矸硐室内,待凿岩台车进入工作面找顶、支护作业时,铲运机在后方存矸硐室内装车,与凿岩台车平行作业,减少循环作业时间。
2、三特维特DD421及阿特拉斯M2C两种大型双臂凿岩台车,凿孔速度快,配套钻杆长度4900m,循环进尺4200m,单进水平高。该凿岩台车打眼、找顶仅需司机一人作业,支护时增加一名辅助工即可,大幅减少劳动用工。同时,该凿岩台车采用胶轮行走,实现工作面快速转移,提高设备利用率。
3、剪刀撑式液压升降车,用于风筒、电缆、管路悬挂,高空作业安全可靠。采用胶轮行走,能够快速行走,在处理管路漏水、修补风筒等作业时,能够做到及时、快速。同时用于风机、水泵等设备及施工主、辅材料的运输。
4、装药台车完成一个工作面装药工作仅需40分钟,一名司机配一名装药工即可完成,散装炸药在孔内膨胀、凝结,无需封孔,用工少、工效高。
5、导管法安装树脂锚固剂,克服了锚固剂作为柔性材料入孔难的问题,提高了工作效率,减少材料浪费。该方法可轻易将锚固剂送达孔底,实现螺纹钢锚杆全长锚固,保障施工质量。
6、全工序机械化作业大幅减少了劳动用工,提高劳动效率。开拓工程大断面岩巷施工期间,井下直接工66人,综合月进尺700m,人均进尺达到10.6m/月。
7、所有工序杜绝了人员进入未支护工作面作业,实现安全生产。
摘要：以印度斯坦锌公司SK铅锌矿为例,简述金属矿山开拓工程全工序大型机械化快速施工技术,实现高度机械化减人提效保安全。为我国矿山基本建设提供借鉴。
关键词：金属矿山,开拓工程,全工序,机械化施工,双臂凿岩台车,大型铲运机
[1] 桑华,江军.印度斯坦锌公司SK铅锌矿斜坡道机械化施工实践[J].能源技术与管理,2016,41(06):136-138.
[2] 桑华,江军.印度斯坦锌公司SK铅锌矿竖井多水平施工实践[J].能源技术与管理,2016,41(05):148-150.
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