無切割巷切割井中深孔斜孔拉槽方法

錢 坤，趙 華

（1.中國有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京 100029；2.中色地科礦產(chǎn)勘查股份有限公司，北京 100083）

梅嶺南礦區(qū)是我公司重點井工礦區(qū)之一，2013年投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模50萬t/a，梅嶺南礦區(qū)礦體呈整體塊狀礦體，礦體上盤圍巖穩(wěn)定，下盤處在斷裂帶中，次級斷裂構(gòu)造、裂隙發(fā)育，礦巖破碎，頂板破壞以剪滑型破壞為主，極易坍塌。隨著開采深度的增大，地壓也顯現(xiàn)更加明顯，之前破碎的進(jìn)路端部也更加嚴(yán)重變形，亟須尋求一種安全可靠的切割方法。

1 傳統(tǒng)切割工程現(xiàn)狀

1.1 切割巷+切割井簡述

切割工程是為開辟最初回采工作面和落礦補償空間而掘進(jìn)的工程，無論采用何種采礦方法，切割工程都是開采最關(guān)鍵的回采環(huán)節(jié)之一。梅嶺南礦區(qū)采用無底柱分段崩落法采礦，該方法雖然具有采礦量大，機(jī)械程度高等優(yōu)點，但由于梅嶺南礦區(qū)礦體水平及垂直方向上分支、復(fù)合、尖滅再現(xiàn)等情況反復(fù)出現(xiàn)，為降低采場兩率，勢必會造成切割巷、切割井工程量較多。梅嶺南礦區(qū)原有切槽方式“切割巷+切割井”方案，在240分層3~5號進(jìn)路進(jìn)行了拉槽工程實踐。先施工切割巷和切割井后，再在切割巷上實施中深孔切割拉槽。

1.2 切割巷+切割井參數(shù)

如圖1所示為切割巷加切割井，梅嶺南礦區(qū)分層進(jìn)路斷面為3×3m，切割巷斷面為2.5×2.8m，分層高度為10m，進(jìn)路間距為10m。

切割巷施工完成后，選取圍巖穩(wěn)定位置施工斷面為1.5×1.5m的切割天井，切割天井的位置往往由于進(jìn)路端部破碎嚴(yán)重而無法選取，在切割巷的中深孔拉槽過程中，還會經(jīng)常出現(xiàn)拉槽寬度不夠，導(dǎo)致進(jìn)路無法正常爆破。

切割巷加切割井的拉槽方法在一定程度上制約了進(jìn)路正排中深孔排面爆破，沒有切割工程的自由面，在無底柱分段崩落法的采礦工程實施中就會停滯不前。在經(jīng)過大量研究及現(xiàn)場論證后，一種因地制宜的拉槽方法勢必會解決實際問題。

2 中深孔斜孔拉槽的應(yīng)用

2.1 斜孔拉槽的提出

該種拉槽方案即在每一回采進(jìn)路端部利用中深孔鉆機(jī)的傾斜能力施工數(shù)排不同角度排面的扇形炮孔，以水平進(jìn)路本身的空間為爆破補償空間，通過由低到高，由小角度到大角度逐排爆破，依次互補作為補償空間，最后形成全高度全斷面的自由空間，即形成切割槽。斜拉槽炮孔布置方式，前面7~10排炮孔排與排、孔與孔成扇形布置，切槽爆破安排分段，由低到高逐段爆破巷道。

2.2 斜孔拉槽參數(shù)的獲取

中深孔斜孔拉槽參數(shù)，不像以往進(jìn)路正排面中深孔參數(shù)一樣，可以在2維坐標(biāo)上獲得，由于鉆孔傾斜角度不一，無論在那一個平面的投影長度都與實際長度不符，但借助3Dmine軟件可以在三維空間得出所需參數(shù)進(jìn)路斜孔拉槽參數(shù)，炮孔參數(shù)共布置7排前傾斜孔，排距0.6m，各排孔交錯布置，單排6~7個炮孔，單進(jìn)路斜孔拉槽中深孔工程量484.65米，經(jīng)統(tǒng)計，完成上述鉆工施工需耗時86.77小時（包含搬運鉆機(jī)時間）。

3 斜孔拉槽應(yīng)用效果分析

在近幾個月的施工爆破后，斜孔拉槽應(yīng)用取得了成功，對比傳統(tǒng)切割巷加切割井的拉槽方式，該方法每條進(jìn)路單獨爆破，進(jìn)路之間不受影響，并特別適合進(jìn)路端部頂板圍巖不穩(wěn)定的情況，每條進(jìn)路可節(jié)省10m的切割巷工程和近千米的中深孔施工。

在此種斜孔拉槽的方案優(yōu)化方面，可以針對炮孔排面之間的情況，在兩個相鄰排面之間隨機(jī)設(shè)計并補打2個靠近扇形兩側(cè)的中深孔，這樣在爆破過程中可以增加扇形排面的爆破效果，提高一次性爆破成功率。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)過充分論證后，斜孔拉槽工藝在紅海礦區(qū)250m分層5、6、7號進(jìn)路進(jìn)行實驗，隨后逐漸推廣到其它分層進(jìn)路，目前紅海礦區(qū)共有20條進(jìn)路使用斜孔拉槽工藝。將斜孔拉槽和傳統(tǒng)拉槽方法的工程量進(jìn)行對比，如表1。

表1 工程量對比

采用斜孔拉槽方案，未產(chǎn)生除中深孔施工以外的額外工程費用，采用傳統(tǒng)拉槽方法，需產(chǎn)生的額外費用

通過相應(yīng)計算表明，在紅海礦區(qū)采用斜孔拉槽工藝，較傳統(tǒng)拉槽方案，需支付費用1095228元人民幣，同時，崩落法采礦成本為65元/噸，使用斜孔拉槽工藝時，斜孔拉槽方案中會有4385.5t副產(chǎn)礦需用崩落法開采下來，支付人民幣4385.5×65=285057.5元，其余工程費用為0。即采用斜孔拉槽方案后，僅投入285057.5元采礦費用即可，可節(jié)約采礦成本1095228元，凈節(jié)省81.02萬元。

副產(chǎn)礦計算說明：如表3，切割巷方量1169m3，切割井方量84m3，礦石體重3.5t/m3，故副產(chǎn)礦為（1169+84）×3.5=4385.5t。

3.2 社會效益

斜孔拉槽與傳統(tǒng)拉槽兩種方案工期對比表見表3。經(jīng)統(tǒng)計，完成單進(jìn)路斜孔拉槽中深孔工程量（484.65m）需耗時86.77小時，即工效為5.6m/小時。

表3 工期對比表

上表計算表明，完成切割拉槽任務(wù)，斜孔拉槽方案較傳統(tǒng)方案縮短工期18天。

社會效益方面：使用斜孔拉槽工藝后，縮短了工期，不僅為企業(yè)人力物力支出，為社會節(jié)約了能源。中深孔斜孔拉槽工藝操作安全性提高，減少了支護(hù)工程量，降低了工字鋼槽鋼的使用量，節(jié)約生產(chǎn)材料及社會成本。

安全方面：切割巷加切割井方案需開切割巷，增大了破碎圍巖的暴露面積，安全系數(shù)大大降低，巷道維護(hù)困難，有時甚至需要鋼支架，切割天井位置選取困難，施工條件難度大，人工上掘，通風(fēng)困難。而斜孔拉槽是在進(jìn)路平巷中施工，施工人員無須暴露在大面積頂板下方作業(yè)，安全系數(shù)較高。

工期方面：施工隊掘進(jìn)巷道作業(yè)班制為兩天三班，即平均每天掘進(jìn)3m，掘進(jìn)天井班制為1天1班，即每天可掘進(jìn)2m，完成切割巷加切割井方案中的切割井+切割巷工程，每條進(jìn)路需11天，正排中深孔打鉆時間101小時（約合4天），共計耗時15天。而斜孔拉槽只需打鉆孔時間260.3小時，約合11天。故每條進(jìn)路施工可節(jié)省4天時間。

4 結(jié)論與展望

梅嶺南礦區(qū)的地質(zhì)及采礦條件，給無底柱分段崩落法的切割工程提供了創(chuàng)新空間，礦體下盤嚴(yán)重破碎及工程進(jìn)度為斜孔拉槽方法的成功實驗提供了可能性。

穿脈進(jìn)路和傾斜炮孔基本布置在礦體內(nèi)部，崩落圍巖較少，礦石貧化小，且炮孔排面變化均勻，炮孔排面距和孔底距分布均勻，拉槽效果理想。節(jié)省了切割巷和切割天井的掘進(jìn)工程，提高了礦石回采率和施工效率。

中深孔斜孔拉槽與切割巷加切割天井聯(lián)合拉槽法相比，具有作業(yè)安全、施工掘進(jìn)工程小、作業(yè)效率高等優(yōu)點。但是存在傾斜炮孔孔底距不易控制、產(chǎn)生大塊量多等缺點。

[1]周宗紅.夏甸金礦傾斜中厚礦體低貧損分段崩落法研究[D].沈陽：東北大學(xué),2006.

[2]吳俊?。匀槐缆浞ńY(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選與放礦規(guī)律研究［D］．長沙:中南大學(xué)，2009．

[3]明世祥,袁猛,魯炳強(qiáng).無井巷扇形深孔爆破自拉槽新方法［J］．金屬礦山，2010(3):20－22．