CN108361041B - 一种倾斜天井掘进施工工艺 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种倾斜天井掘进施工工艺，该工艺在上部巷道和下部巷道之间掘进倾斜天井，可以将爆破所形成的空间分隔成行人间和渣石间，从而使爆破时所落下的渣石堆积在渣石间，而行人间不受影响以便于工作人员的通过，提高了掘进的安全性和效率。

Description

一种倾斜天井掘进施工工艺

技术领域

本公开涉及采矿技术领域，具体地，涉及一种倾斜天井掘进施工工艺。

背景技术

极薄极倾斜型矿体为严格受断裂或裂隙控制的脉状矿体，局部见有扁豆状或透镜状，各脉脉幅普遍很窄，倾角较陡，属极薄极倾斜型。矿体围岩为斜长角闪片麻岩，属坚硬类，整体结构。近矿围岩由于受构造、蚀变及地下水作用，结构体形态为块状、碎块状、碎屑状、泥状，岩石质量劣-极劣，岩体破碎、呈碎裂结构。

根据地质情况，一般选择沿脉普通法或脉外吊罐法施工天井，但这两种方法都存在一定弊端。

1)吊罐法天井施工。受设备限制，该方法只能施工垂直天井。在沿脉施工采准井时，由于受矿脉倾角影响，上、下部中段的矿脉不在一个垂直面上，施工前须在上、下部中段开拓天井联络巷道，在联络巷道内施工吊挂孔和通信孔及天井。该方法具有施工工期长、工程量大的缺点。由于在爆破前须撤除井内通信设施，造成从完成装药、撤出设备至起爆这段时间内，上、下部中段联络困难。如果顶部巷道人员未能及时离开或撤除绞车，容易造成爆破事故。施工过程中如遇松散围岩或分枝矿脉时易堵塞吊罐孔和通信孔，一旦堵塞极难处理。

2)普通法天井施工。普通法天井沿矿脉上、下盘施工，一般把矿脉上盘作为天井上盘向上掘进，天井倾角较大，天井爆破后渣石部分压在作业平台和行人间的安全棚上，人员进入天井检撬、支护危险程度高，有被坠落渣石砸伤的风险。同时普通法施工天井作业高度在2.2-2.6m之间，按每层次崩落高度1.8m计算，崩落后空顶高度约为4.0-4.3m，由于受天井空间限制，人员在井内排险、检撬时无处躲避，易被冒落浮石砸伤。

吊罐法施工天井和普通法施工天井都存在一定弊端，都不能完全适应急倾斜极薄矿脉的天井施工。

发明内容

本公开的目的是提供一种倾斜天井掘进施工工艺，本公开的工艺安全且工期短，渣石清理方便。

为了实现上述目的，本公开提供一种倾斜天井掘进施工工艺，该工艺包括：

a、确定天井的掘进角度θ、初始掘进面和掘进终止面，所述初始掘进面位于矿体的下部巷道中，所述掘进终止面位于矿体的上部巷道中，所述上部巷道位于所述下部巷道上方；其中，所述掘进角度θ为天井掘进方向与下部巷道底面所形成的角度；

b、根据所述掘进角度θ在下部巷道的初始掘进面进行掏槽爆破；

c、对爆破后的下部巷道和爆破所形成的爆破空间进行通风；

d、清理通风后下部巷道和爆破空间中爆破下落的渣石；

e、将爆破空间由工作台分隔为上方的上方空间和下方的下方空间，按照掘进角度θ将下方空间由分隔板分隔为位于上部的行人间和位于下部的渣石间，并在行人间顶部设置防落石的顶棚；

f、在工作台上对爆破空间的掘进面进行掏槽爆破，使爆破后的渣石落入渣石间中；

g、重复步骤c～f直至天井掘进至所述掘进终止面。

可选的，所述矿体中矿脉的倾角大于50°，矿体厚度小于2.0米，所述掘进角度θ为45-70°。

可选的，步骤b和步骤f中所述掏槽爆破的步骤包括：

在掘进面上开凿爆破孔，其中，所述爆破孔的孔深为1.8-2.2米；

在爆破孔中装入炸药并安装雷管；

通过雷管引爆炸药。

可选的，步骤c中所述通风的步骤包括：通过抽风设备将爆破空间和下部巷道中的空气抽出。

可选的，步骤c中所述通风的步骤还包括：通过风筒将空气压入爆破空间和下部巷道中，所述风筒距离所述爆破空间的掘进面的距离不超过6米。

可选的，步骤d中，采用电耙清理所述渣石，所述爆破空间中设置有工具台，所述电耙的车体位于所述下部巷道中，所述电耙的绞索和耙斗牵引于所述工具台上。

可选的，步骤e中，所述渣石间的底部设置有可封闭的溜井嘴。

可选的，步骤d中，所述下部巷道沿长度方向设置有轨道和用于沿轨道行驶的矿车，所述矿车可驶到所述溜井嘴下方。

可选的，步骤e中，所述工作台包括横插入爆破空间所在石壁上的横梁和架设在所述横梁上的横板。

可选的，步骤e中，所述横板距离所述爆破空间的掘进面的竖直距离为1.9-2.4米。

本公开具有如下优点：

1、渣石间设置在下部位置，爆破后渣石受重力作用全部进入渣石间，最终落入溜井内。设置在上部位置的行人间不会有渣石，降低了爆破后人员进入作业区域的安全风险。

2、本公开工艺与普通法具有同样的作业空间和崩落高度，其斜高为3.8-4.3m，实际垂直空顶高度在1.8-2.5m，排险和检撬人员躲避在顶棚处作业，撬落浮石掉落在下部滚落入渣石间，降低了排险人员被砸伤的风险。

3、与普通法对比，在对井内设施(风水绳、风筒)保护上更有效。崩落时飞散的渣石受顶棚阻挡，折射至下部渣间，不会损害架设在行人间顶棚内的设施。

4、与吊罐法相比，不需要施工中段联络巷道和吊孔，可节约工程量和缩短工期，同时避免了吊罐天井爆破前上、下中段联络难的问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开工艺掘进所形成天井结构一种具体实施方式的结构示意图。

图2是本公开工艺掘进所形成天井结构另一种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明

1 初始掘进面 2 掘进终止面 3 矿体

4 下部巷道 5 上部巷道 6 爆破空间

61 上方空间 62 下方空间 621 行人间

622 渣石间 7 工作台 71 横梁

72 横板 8 顶棚 9 抽风设备

10 风筒 11 工具台 12 车体

13 绞索 14 耙斗 15 溜井嘴

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指实际掘进施工时的“上、下”，具体可以参见图1-2的图面方向。

如图1-2所示，本公开一种倾斜天井掘进施工工艺，该工艺包括：a、确定天井的掘进角度θ、初始掘进面1和掘进终止面2，所述初始掘进面1位于矿体3的下部巷道4中，所述掘进终止面2位于矿体3的上部巷道5中，所述上部巷道5位于所述下部巷道4上方；其中，所述掘进角度θ为天井掘进方向与下部巷道底面所形成的角度；b、根据所述掘进角度θ在下部巷道4的初始掘进面1进行掏槽爆破；c、对爆破后的下部巷道和爆破所形成的爆破空间6进行通风；d、清理通风后下部巷道4和爆破空间6中爆破下落的渣石；e、将爆破空间6由工作台7分隔为上方的上方空间61和下方的下方空间62，按照掘进角度θ将下方空间62由分隔板分隔为位于上部的行人间621和位于下部的渣石间622，并在行人间顶部设置防落石的顶棚8；f、在工作台7上对爆破空间6的掘进面进行掏槽爆破，使爆破后的渣石落入渣石间622中；g、重复步骤c～f直至天井掘进至所述掘进终止面2。

本公开的工艺在上部巷道和下部巷道之间掘进倾斜天井，可以将爆破所形成的空间分隔成行人间和渣石间，从而使爆破时所落下的渣石堆积在渣石间，而行人间不受影响以便于工作人员的通过、施工和安放工具，提高了掘进的安全性和效率。

本公开的工艺适宜极薄倾斜矿体天井的挖掘，所述矿体中矿脉的倾角可以大于50°，矿体厚度可以小于2.0米，所述掘进角度θ可以为45-70°，可以使天井按照矿体中矿脉的走向进行挖掘，提高采矿的效率。矿脉倾角是指岩石面或矿表面与水平面所成的角，矿体厚度是指矿体的上盘与下盘之间的垂直距离。

根据本公开，掏槽爆破用于打下矿体中掘进方向上的岩石，可以采用浅孔爆破的方式，例如步骤b和步骤f中所述掏槽爆破的步骤可以包括：在掘进面上开凿爆破孔，其中，所述爆破孔的孔深可以为1.8-2.2米；在爆破孔中装入炸药并安装雷管；通过雷管引爆炸药。爆破孔的设置方式可以根据具体情况进行设置。

根据本公开，爆破时会产生大量的CO，从而无法进入爆破空间进行清理渣石，需要对爆破空间进行通风，如图1-2所示，步骤c中所述通风的步骤可以包括：通过抽风设备9将爆破空间6和下部巷道4中的空气抽出，该抽风设备可以是风机，设置于下部巷道中，抽风设备的出风口可以连通采场外界。为了增加通风效率，步骤c中所述通风的步骤还可以包括：通过风筒10将空气压入爆破空间6和下部巷道4中，所述风筒10距离所述爆破空间6的掘进面的距离不超过6米，从而通过风筒10将空气压入掘进面附近，以将其中高浓度的CO从爆破空间和下部巷道清理出去，缩短通风时间和工期。

根据本公开，渣石的清理方式可以为人工方式，也可以为机械方式，例如如图2所示，步骤d中，可以采用电耙清理所述渣石，所述爆破空间6中可以设置有工具台11，所述电耙的车体12位于所述下部巷道4中，所述电耙的绞索13和耙斗14可以牵引于所述工具台11上。通过人工的方式将滑轮和绞索固定在工作平台下，利用车体和绞索将耙斗14牵引至工作台，然后再通过车体和绞索将耙斗向下部巷道中拉动，同时通过耙斗将渣石间中的渣石耙出，提高的清理效率，并且无需工作人员进行渣石间进行操作，提高了安全性。

根据本公开，为了控制渣石间下放渣石的时机，如图2所示，步骤e中，所述渣石间的底部可以设置有可封闭的溜井嘴15，溜井嘴可以为内径上大下小的筒形，其顶部可以设置有可水平拉伸封闭溜井嘴的挡板，从而开合溜井嘴。为了方便将溜井嘴下落的渣石运输走，所述下部巷道沿长度方向可以设置有轨道和用于沿轨道行驶的矿车，所述矿车可驶到所述溜井嘴15下方，从而当矿车行进至溜井嘴下方时，打开挡板，使溜井嘴进行落石即可，而当矿车装载满渣石时，通过挡板封闭溜井嘴即可，方便快捷。

根据本公开，工作台用于工作人员开凿爆破孔和装入炸药，其应具有足够的强度，例如如图2所示，所述工作台可以包括横插入爆破空间所在石壁上的横梁71和架设在所述横梁上的横板72，横梁71用于给横板72提供支撑强度，可以在石壁上进行开口，然后穿入开口中所形成。为了保证工作人员施工的方便性，所述横板72距离所述爆破空间6的掘进面的竖直距离可以为1.9-2.4米。

下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。

实施例

天井沿矿脉倾向，按掘进角度θ为55°施工倾斜天井，设计天井规格为2.5m×1.5m，具体施工工艺如下：

1、凿岩：

①采用YT28气腿凿岩机，浅孔掘进爆破，孔深1.8-2.2m，凿岩机风水绳架设在天井上盘。

②凿岩作业必须由两人进行，一人操作、一人监护。凿岩作业时必须佩戴好防震、防尘、安全带等用品，必须坚持湿式凿岩。

③掘进过程中若发现矿脉，则观察好矿脉走向，将矿脉放在上盘掘进，保持好施工方位和角度。

2、爆破：

①装药前检查通风设备、风筒、风帽等处于良好状态，风筒架设在上盘，确认后开始装药作业。

②装药前须做好各个出入口爆破警戒，然后开始装药。

③采用硝铵粉状乳化炸药，单孔装药量为0.9kg。

④采用秒差导爆管雷管，孔内分段爆破。

3、通风：

①天井施工采取机械通风，根据风流方向架设吸出、压入风机。

②压入风筒必须架设至天井内，顶部安装风帽，风筒距天井掘进面不得超过6.0m。

③风机选用11kw矿用轴流风机，风筒选用阻燃风筒，直径0.4m。

4、检撬、支护：

①待通风结束，CO检测合格后，进入作业区域进行检撬作业，由组长和监护人进入天井进行检撬，一人撬碴、一人监护。撬碴时必须站在安全侧，根据作业空间合理使用长、短撬棍。作业时必须扎好安全带并确认有效。

②检撬完成后清理行人间散落浮石，然后进行支护作业。

④横梁垂直上、下盘支护，并刻有梁窝，每1.0m支护一道。在距离掘进面2.0m处架设工作台，工作台必须支护三根横梁，横梁棚护5cm厚松木横板。

5、出渣：

①支护完成后开始出渣作业。

②出渣采用电耙作业，选用15kw电耙机，主绳直径12.5mm，滚筒容绳量65m。

③渣石用电耙经溜井口直接扒运至矿车内运输。

④出渣完成后清理现场，进入下一作业循环，具体作业循环及时间见表1。

表1

与现有技术相比，本公开方法解决了采用普通法天井施工时，空顶超高，检撬、支护安全风险大，井内作业时易造成物体打击和滚石伤人的问题，减少天井施工过程中的危险性，降低物体打击风险；并且还避免了吊罐天井上、下中段通信困难的问题，进一步确保安全作业。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种倾斜天井掘进施工工艺，其特征是：该工艺包括：

a、确定天井的掘进角度θ、初始掘进面(1)和掘进终止面(2)，所述初始掘进面(1)位于矿体(3)的下部巷道(4)中，所述掘进终止面(2)位于矿体(3)的上部巷道(5)中，所述上部巷道(5)位于所述下部巷道(4)上方；其中，所述掘进角度θ为天井掘进方向与下部巷道底面所形成的角度；

b、根据所述掘进角度θ在下部巷道(4)的初始掘进面(1)进行掏槽爆破；

c、对爆破后的下部巷道(4)和爆破所形成的爆破空间(6)进行通风；

d、清理通风后下部巷道(4)和爆破空间(6)中爆破下落的渣石；

e、将爆破空间(6)由工作台(7)分隔为上方的上方空间(61)和下方的下方空间(62)，按照掘进角度θ将下方空间(62)由分隔板分隔为位于上部的行人间(621)和位于下部的渣石间(622)，并在行人间(621)顶部设置防落石的顶棚(8)；

f、在工作台(7)上对爆破空间(6)的掘进面进行掏槽爆破，使爆破后的渣石落入渣石间(622)中；

g、重复步骤c～f直至天井掘进至所述掘进终止面(2)。

2.根据权利要求1所述的工艺，其中，其特征是：所述矿体中矿脉的倾角大于50°，矿体厚度小于2.0米，所述掘进角度θ为45-70°。

3.根据权利要求1所述的工艺，其中，其特征是：步骤b和步骤f中所述掏槽爆破的步骤包括：

在掘进面上开凿爆破孔，其中，所述爆破孔的孔深为1.8-2.2米；

在爆破孔中装入炸药并安装雷管；

通过雷管引爆炸药。

4.根据权利要求1所述的工艺，其中，其特征是：步骤c中所述通风的步骤包括：通过抽风设备(9)将爆破空间(6)和下部巷道(4)中的空气抽出。

5.根据权利要求4所述的工艺，其中，其特征是：步骤c中所述通风的步骤还包括：通过风筒(10)将空气压入爆破空间(6)和下部巷道(4)中，所述风筒(10)距离所述爆破空间(6)的掘进面的距离不超过6米。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤d中，采用电耙清理所述渣石，所述爆破空间(6)中设置有工具台(11)，所述电耙的车体(12)位于所述下部巷道(4)中，所述电耙的绞索(13)和耙斗(14)牵引于所述工具台(11)上。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤e中，所述渣石间(622)的底部设置有可封闭的溜井嘴(15)。

8.根据权利要求7所述的工艺，其特征是：步骤d中，所述下部巷道沿长度方向设置有轨道和用于沿轨道行驶的矿车，所述矿车可驶到所述溜井嘴(15)下方。

9.根据权利要求1所述的工艺，其特征是：步骤e中，所述工作台(7)包括横插入爆破空间所在石壁上的横梁(71)和架设在所述横梁上的横板(72)。

10.根据权利要求9所述的工艺，其特征是：步骤e中，所述横板(72)距离所述爆破空间(6)的掘进面的竖直距离为1.9-2.4米。