天井用于连接矿山上下两个开采水平,提升下放设备、材料、行人以及用于通风、勘探矿体等。专门用于放矿的天井,也称溜井。
由于天井用途不同,其断面形状和尺寸也不相同。断面形状一般为矩形和圆形。断面尺寸为(1. 5m×1.5m) - (3. 0m ×3. 0m).
1 浅孔爆破法
天井自下而上的掘进称为反向掘进,工人站在人工搭筑的工作台上进行钻孔、爆破作业。工作台每循环架设一次,工作台与工作面距离为2 -2.5m。采用上向式凿岩机打孔。
炮孔数目计算和炮孔布置原则与水平巷道掘进相同,表8-7所示为天井掘进炸药单耗。
表8-7天井掘进炸药单耗 (kg/m
3)
掘进断面/m2
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岩石的坚固性系数f值
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4-6
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8 -10
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12 -14
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<4
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1. 70
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2. 15
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2. 70
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4-6
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1. 60
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2. 03
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2. 55
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6-8
|
1. 50
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1. 92
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2. 40
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炮孔深度为1.6 -1.9m,孔数为2.5-3.5个/ m
2。掏槽方式常用直孔或半楔形掏槽,如图8-16所示。
图8-16 浅孔爆破法
这种方式在掘进高天井时,通风、提升条件差,工效低且不安全,仅在掘进盲短天井或在岩层破碎地带以及掘进某些特殊形式的天井时应用。
图8-17所示为天井炮孔排列的几种形式,常用的炮孔排列有螺旋形掏槽、对称直线掏槽、三角柱掏槽、不规则桶形掏槽等。具体尺寸要求视岩石情况而定,一般孔深为1. 7m左右。
图8-17 天井炮孔布置(单位:mm)
(a)斜天井螺旋形掏槽;(b)螺旋形掏槽;(c)对称直线掏槽
2 深孔爆破法
深孔爆破法用深孔钻机自上而下或自下而上沿天井全高钻凿一组平行深孔,然后分段,自下而上依次爆破,形成所需的断面和一定高度的天井。
掘进过程中,工人不进入天井内作业,其优点是工作安全、作业条件好,是近期掘进天井行之有效的一种方法。
(1)炮孔布置。炮孔布置与竖井掘进时的炮孔布置相同,也有掏槽孔、辅助孔、周边孔之分。不同之处是掏槽孔布置有两种,即以空孔为自由面的掏槽方式和以工作面为自由面的漏斗掏槽(漏斗爆破)法,前者应用较为广泛。由于天井断面较小,爆破时岩石夹制力较大,故在以空孔为自由面的掏槽中大多采用小直径深孔、大直径空孔的直孔掏槽,以利于提高爆破效果(见图8-18)。其炮孔布置应根据岩性、孔径、掏槽方式及天井断面大小确定。
图8-18 反井掘进典型掏槽方式
在分段爆破时,第一段掏槽孔至空孔的距离要小一些,以确保岩渣清除干净,一般为空孔直径的2.6 -5倍。
每段掏槽孔的深度(”按式(8-6)计算:
(8-6)
式中d-掏槽孔直径,m;
D-空孔直径,m;
a-掏槽孔至空孔中心的距离,m。
当D=d、取a=3. 2d时,h=200d。
漏斗爆破法是在天井内穿凿若干大直径炮孔,炮孔位置应根据大孔径的爆破漏斗试验结果和天井断面大小与形状来确定。一般方形断面的天井至少布置5个深孔。爆破时以单孔爆破漏斗方式掏槽,然后按一定顺序分段起爆,每段只爆一个孔,并为下一个孔的爆破开创自由面(见图8-19)。
图8-19 漏斗爆破法(单位:mm)
(2)炮孔直径。采用潜孔钻时,孔径为90 - 150mm;采用FJI -700型深孔钻机时,孔径为51 - 76mm。
(3)炮孔数目。炮孔数目一般根据类似矿山经验和试验结果确定,也可按式(8-7)计算:
(8-7)
式中K-断面系数,参考表8-8;
r-每米炮孔装药量,kg/m;
S-天井断面,m
2;
q-单位炸药消耗量,kg/m
3,、
表8-8断面系数
断面尺寸/ m2
|
K
|
2×2
|
1.0
|
1. 2 × 1. 5
|
1. 04
|
1. 5 × l. 5
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1.2
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(4)分段高度。深孔爆破法掘进天井时,虽然是一次钻完炮孔全部深度,但由于岩石爆破后产生膨胀,为了保证每次爆破所需的补偿空间,要采取分段爆破。分段高度取决于岩石性质、天井断面、孔径大小等因素。一般情况下,岩石易爆时,段高较大;岩石难爆时,段高则较小。例如,云南某铁矿采用深孔爆破法掘进天井时,由于该矿的岩石节理、裂隙发育、爆破性好,同时又采用100 - 110mm直径的深孔,因此,长度为15m以内的天井,采用一次起爆;15 - 25m长的天井,分两段爆破;大于25m的天井分三段爆破,爆破效果良好。在爆破条件较好时,天井长度在20 -40m以内,一次起爆也获得了满意的效果。