摘要：本文根据拉拉铜矿落凼深部采矿工程建设项目高天溜井扩刷实践情况，结合施工现场存在的问题和解决的措施剖析其合理性，从上向式和下向式两种施工途径所得收获进行总结，浅谈自己的认识。
关键词：高天溜井扩刷；实践；上向式；下向式；认识
前言
高天溜井施工是矿山生产建设不可缺少的一项工艺。时代在发展，科学技术在进步，高天溜井施工装备日新月异、更新换代，其施工方式更是千姿百态。但受其断面小、不支护、井高等诸多不利因素的制约，其施工方法各有不同。现将拉拉铜矿高天溜井扩刷实践中所得收获进行总结，形成成果进一步推广应用。
1.凼落深部采矿工程高天溜井施工现状
1.1落凼深部采矿工程开拓系统建设
落凼深部采矿工程是拉拉铜矿露转坑开采的建设项目，其开拓系统采用箕斗竖井+进风竖井+辅助斜坡道+中段高天溜井+集矿运输平巷联合开拓建设方案，并在井下建设矿石溜破系统。
1.2高天溜井布置情况
根据深部矿体的赋存形态及分布，项目建设设计布置了17条高天溜井与各中段相通，用于中段矿石的储存和溜矿。井筒设计为圆形，直径为2.8m，断面为6.16m2，设计为裸井，不支护。最高天溜井155m（西部作业区），最低天溜井20m（东部作业区），多数天溜井80m以上（图中绿色水平及以上），施工难度较大。
拉拉铜矿落凼深部采矿工程开拓系统图：
图中，各中段间与之相连的白色竖线即为设计施工的高天溜井。
1.3高天溜井施工现状
按照工程建设进度安排，现部分高天溜井上下口位置已施工完成，具备了高天溜井施工的条件。为保证高天溜井快速安全施工，目前采用了反井钻机由上往下施工了正向钻孔，又进行了反向扩孔作业，形成了直径为1.4m，断面为1.539m2的小井等待扩刷。
2.地质条件
2.1工程地质
根据岩性、岩石裂隙发育的程度、岩石质量指标(RQD值)、岩石物理力学性质以及硐室围岩岩体的软弱程度、结构面组合特征、完整情况等，将本区的第四系松散堆积物及风化破碎岩体分为松散工程地质岩组；以片状、薄层状、中厚层状岩石分为软质岩组；以厚层状及块状的岩石分为半坚硬、坚硬岩组。围岩岩石结构类别为块状结构与片状（层状碎裂）结构，块状结构主要为矿体下盘的角斑岩类岩石，最具代表性的为块状石英钠长岩，片状结构主要为矿体上下盘的各类片岩，为黑云石英片岩、白云石英片岩及少量的石榴黑云片岩。其物理力学性质：弹性模量Em=15.54GPa，泊松比0.21，凝聚力c=1.8MPa，单轴抗压强度σmc=16.13MPa，单轴抗拉强度σmt=1.74MPa，粘聚力=1.2MPa，内摩擦角φ=38.4°，RQD =58.2%。属于第Ⅲ等级，岩体较完整，岩体稳固性较好，不易发生掉块、垮塌等现象。
2.2水文地质
矿区水文地质勘探类型属第二类，矿床以裂隙充水为主、中等程度、直接充水式矿床。水文地质条件（复杂程度）属第二型（中等），疏干排水可能产生少量塌陷，对未来矿坑充水有一定的影响，对井下高天溜井扩刷施工影响不大。
3.高天溜井扩刷方案分析
高天溜井井筒为圆形，除导向井断面外，扩刷断面为4.621m2裸井，不支护。根据施工现状及设备设施的布置情况，常规天井钻机法、深孔爆破法、爬罐法等都不适合现有的施工条件，故拟定为人工普通法扩刷施工。就公司目前选定的上向式和下向式两种扩刷途径进行对比分析，阐述其优缺点，作为方案选取的依据。
3.1上向式扩刷
上向式扩刷为普通上掘扩刷法。要求作业人员具备常规凿岩技术和爆破控制技术水平，作业条件不受岩石条件和倾角的限制；在溜井井口设置安装钢结构格筛封口平台，利用导向井作溜渣孔，出渣时控制出渣频次和出渣量；提升系统控制及管理较为简单；作业人员站在崩落的渣子向上凿岩，按由下往上的作业工序扩刷完成。
3.2下向式扩刷
下向式扩刷为天井正掘扩刷法。要求作业人员有较高的凿岩和爆破控制技术水平，作业条件受岩石条件和倾角的限制；溜井扩刷使用吊盘作安全防护棚，作业人员站在吊盘下向下凿岩，利用导向井作溜渣孔，要求作业面空间渣子出空；如果井中渣子全部出空后，要设置安装钢结构格筛封住小井口，防止作业人员坠落；提升系统管理比较复杂；按由上往下的作业工序扩刷完成。
3.3安全风险管理对比分析
上向式扩刷，施工人员站在爆堆上作业，爆破裸露的岩壁暴露面积小，作业面的浮石容易清理；爆破后的渣子，严格按爆破频次和爆破岩石蓬松后的增量进行出渣，确保以作业面操作平台高度安全合理为基准；控制好爆破产生的大块，预防大块造成爆堆堵塞和瞬间下滑的风险；进入作业面时要加强通风、洒水降尘、对有害有毒气体进行检测，确保作业面安全后方能进入作业。
下向式扩刷，施工人员站在吊盘下作业，爆破裸露的岩壁受爆破振动及岩层性质影响较大，随着作业面推进，爆破裸露面积逐渐增大、高度增加，松石、浮石不易清理，岩层坍塌和坠物、落石等隐患增大，安全防护工作难度变大；作业面空间有限，随着深度增加，提升系统安全管理难度加大，井筒中的钢丝绳、挂绳、风水管子及其他辅助施工的设备设施在狭小的空间中运行，缠绕、卡管、卡盘等风险也相对增大；作业过程中安全防坠、防落石的风险增大；每个班、每个点、每个环节都要在作业前认真检查、确认是否完好，否则，就必须先把隐患整改结束后，确保安全后方可进入作业。
3.4施工装备配置管理对比分析
3.4.1提升设备管理
上向式施工，提升设备操作简易，管理简单；下向式施工，提升设备操作复杂，操作程序较多，现场安全管理难度也大；两种方式都要求提升机司机、信号工、凿岩工三者通信联络要畅通，工种配合要紧密衔接，信号要准确，作业人员在井筒中作业，由于空间受限，都存在安全管理风险大，安全控制难度大的问题。两者相比，上向式优于下向式。
3.4.2作业面通风管理
两种扩刷方式都存在作业面炮烟排出问题，但由于作业操作平台设置不一样，其管理方式也不一样。凿岩爆破后要确保满井作业时，两种扩刷方式在作业面通风管理上是一样的；如果把爆破后的渣子出空，确保作业面通风通畅，下向式扩刷较为有利；但额外增加了安全防坠的措施，管理难度也增加了。相比之下，下向式通风管理优于上向式，作业面炮烟中毒的风险概率较低。
3.4.3凿岩爆破技术管理
两种扩刷方式，均采用YT-28型凿岩机打眼，炮眼孔数、爆破技术参数及爆破工艺都一样，爆破后的岩石均落到井底，采用2m3铲运机装入柴油运输车，运输出地表。但受爆破裸露面的影响，下向式作业要求凿岩及爆破作业技术水平高些，要采用光面爆破，确保爆破后裸露岩壁的稳固性，减少松石、浮石坠落，对安全控制有利。上向式作业，爆破裸露的岩壁暴露面较小，安全控制难度较低，要求相对要低点。两者相比，上向式优于下向式。
3.5安全措施投入对比分析
两种扩刷方式，均采取专项安全保障措施确保作业过程中施工质量和安全管理都符合安全生产要求。但上向式安全风险管理比下向式低，其安全措施投入也少些。其优势如下：（1）凿岩爆破裸露面小，安全防护措施投入少；（2）扩刷作业面不受进度限制，安全投入减少；（3）凿岩振动、爆破振动形成的松石、浮石对作业人员的安全威胁影响较小，安全投入减少；（4）提升设备设施配套少，安全操作简易，管理难度小，安全投入少；（5）作业面通风管理不增加额外设备设施，只要加强作业工序的管理，安全投入没有额外增加；（6）安全风险低，安全投入少，管理难度小，成本低。
4.结束语
实践表明，从两种施工途径的施工工艺、安全风险评估、施工设备设施配置及安全投入等多种因素对比分析，上向式明显占优。为高天溜井扩刷提供了实践检验理论的依据，为技术人员拓展了从实践中解决问题的思路和方法，也为高天溜井扩刷实践出一条简单、易行的有效途径。
参考文献:
[1] 拉拉铜矿落凼矿区深部矿段采矿工程初步设计说明书及附图[R].昆明有色冶金设计研究院股份公司.2016.11
[2]拉拉铜矿深部矿段采矿工程东部标段及竖井、斜坡道标段天井工程专项施工方案[R].温州兴安矿山建设有限公司驻拉拉铜矿项目部2018.5
论文作者:朱怀昆
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/3
标签：作业论文; 岩石论文; 上向论文; 铜矿论文; 两种论文; 采矿工程论文; 拉拉论文; 《防护工程》2019年11期论文;