誘導冒落拉槽方法及在軟破礦體中的應用*

馬啟彪，何榮興

(1.煙臺黃金職業學院， 山東 煙臺市 265401；2.東北大學 資源與土木工程學院， 遼寧 沈陽 110819)

誘導冒落拉槽方法及在軟破礦體中的應用*

馬啟彪1，何榮興2

(1.煙臺黃金職業學院， 山東 煙臺市 265401；2.東北大學 資源與土木工程學院， 遼寧 沈陽 110819)

拉切割槽是為回采工作提供補償空間的重要工序，總結了無底柱分段崩落法中常用拉槽方法的工藝特點和適用條件，針對某金礦切割巷道頂板軟弱破碎的特點，提出克服難于施工上向孔的困難，利用鉆鑿傾斜擴幫炮孔增加頂板暴露面積誘導礦體冒落的拉槽方法，并在應用中收到了較好的效果，對類似礦山具有借鑒作用。

切割槽；無底柱分段崩落法；軟破礦巖；誘導冒落

切割拉槽是無底柱分段崩落法的重要工藝過程，切割工程是為開辟最初回采工作面和崩礦補償空間而掘進的工程，主要包括掘進切割巷道、切割天井和形成切割槽。切割工程能否按設計要求掘出和切割槽的質量如何，直接關系到開采能否正常進行和回采的效果優劣。如切割高度達不到設計要求，回采爆破就不容易與上部覆巖貫通而產生懸頂，不僅崩下的礦石不能全部放出，還會影響后續步距的回采，并且當懸頂突然冒落時，還易造成嚴重事故[1]。因此，切割拉槽質量對爆破落礦效果具有重大影響，同時也影響礦山生產成本和采礦效率。無底柱分段崩落法的切割工程量大，且上向切井的開掘作業環境惡劣，尤其是施工作業面狹小，通風條件差，時常發生炮煙中毒和人員傷亡事故，軟破礦巖礦山掘進更為危險和困難。

1 切槽方式及評價

根據天井施工情況，切割槽的形成可以分為有切割天井拉槽和無切割天井拉槽兩大類[2]。有切割天井拉槽是在先形成天井的基礎上，以天井作為切割槽爆破的中心并提供自由面和補償空間進行切割槽作業；無切割天井拉槽不施工切割天井，采用爆破技術完成切割槽的施工。

切割天井拉槽分為切割橫巷和切割天井聯合拉槽方法和切割井拉槽法。切割橫巷和切割天井聯合拉槽是沿礦體邊界掘進一條切割平巷貫通各回采巷道端部，然后根據爆破需要，在適當的位置掘進切割天井；在切割天井兩側，自切割平巷鉆鑿若干排平行或扇形炮孔，每排4～6個炮孔；以切割天井為自由面，一側或兩側逐排爆破形成切割槽(見圖1)。該法是無底柱分段崩落法中使用最普遍的拉槽方式，形成的切割槽質量容易保證，但切割工程量較大。部分礦山使用切割天井拉槽法(見圖2)，此法不需要掘進切割平巷，只在回采巷道端部掘進斷面為1.5 m×2.5 m的切割天井，天井短邊距回采巷道端部留有1～2 m距離有利于臺車鑿巖；天井長邊平行回采巷道中心線；在切割天井兩側各打3排炮孔，微差爆破，一次成槽[3]，該法在每條進路端部都要掘進切割天井，所以適合于回采巷道沿礦體走向布置且較長的情況。

圖1 切割橫巷和切割天井聯合拉槽法

圖2 切割天井拉槽法

切割天井拉槽主要是采用爆破技術拉槽，主要分為扇形孔梯次角度成槽法(見圖3)、分次爆破拉槽法和楔形拉槽法。扇形孔梯次角度成槽法爆破區域分為挑頂擴幫區、拉槽區和正常爆破區。該拉槽方法的關鍵是需在端部挑頂形成足夠的補償空間，然后梯次角度布置上向扇形孔，以鑿巖巷為自由面，全斷面爆破形成切割槽。該方法方便靈活，成槽成本低，周期短，可操作性強，在小型采場和殘礦回采中比較常見。

分次爆破拉槽法(見圖4)，在回采巷道端部4～5 m處，鑿8排扇形炮孔，每排7個孔，按排分次爆破，這相當于形成切割天井。此外，為了保證切割槽的面積和形狀，還布置9，10，11三排切割孔，其布置方式相當于切割天井拉槽法。該拉槽法也是用于礦石比較破碎的條件下，然而由于礦體破碎很難具備分次爆破的條件，所以，實際應用不多。

楔形掏槽一次爆破拉槽法是在切割平巷中，鑿4排角度逐漸增大的扇形炮孔，然后用微差爆破一次形成切割槽(見圖5)。這種拉槽法在礦石不穩固或不便于掘進切割天井的地方使用最合適[4￣5]。

圖4 分次爆破拉槽法

2 誘導冒落拉槽方法及應用

2.1 工程概況

某金礦213號礦體3#采場設計采用無底柱分段崩落法開采，采場圍巖軟弱破碎(見圖6)，在采準過程中，出現了不同程度的巷道變形與塌冒現象。1#與2#進路之間的切割巷道(下稱1#切巷)因圍巖破碎，采用金屬拱架加背板的棚架支護方式，中間段變形嚴重，現用木支柱進行臨時支護(見圖6(a))，修復難度較大，兩端穩定性尚好，稍加維護便可用于鑿巖作業。連接2#和3#進路間的切割巷道(下稱2#切巷)開口處，發生冒落，頂板祼露塊體穩定性差(圖6(b))，修復施工的安全性較差，以礦山目前的圍巖穩固條件和技術水平采用傳統切槽方案難度大，安全性差，須根據礦巖可冒性研發新的拉槽方法。

圖6 切割巷道破壞現場圖片

2.2 誘導冒落拉槽方案及應用

3#采場切割巷道破壞嚴重，頂板不具備鉆鑿上向炮孔的條件，傳統的拉槽方法難以適應礦巖穩固性特點。因此，根據礦體掘進時進路不支護即會發生冒頂的特性，以及工程破壞部位，提出誘導冒落[6￣8]切割槽方法，具體方案為：首先對1#、2#切割巷道破壞邊緣進行維護，以確保中深孔施工以及鏟運機出礦等作業安全，在安全條件允許的條件下，拆除內部支護結構，清除冒落礦石，以便頂板具有較好的冒落條件；然后在維護的好頂板條件下向兩幫鉆鑿傾斜中深孔(見圖7(a))，以破壞區段和通向上盤的進路為自由面進行擴幫爆破，增加頂板暴露面積，誘導礦體自然冒落。并在3#進路端部施工如圖7(a)所示的切割巷道，礦體冒落后利用鏟運機或扒渣機進行出礦，為后續冒落提供冒落空間。待誘導冒落至足夠高度后，以冒落區為補償空間按照圖7(b)所示布置切割炮孔擴充切割槽道，形成完整的切割槽并進行后續礦體的回采。

圖7 誘導冒落形的拉槽方法

按照上述方案進行施工，形成了較好的切割槽，并開始對3#進路進行回采，已爆破3排炮孔，崩落礦量800 t，目前已出礦300 t，工作面沒有出現空場，表明爆破效果良好，也說明了該方案形成的切槽質量較好。

3 結 論

切割槽由于其所處的特殊位置和對回采的重要作用，是采場開采的關鍵工程。不同的拉槽方法各有特點和適用條件，選擇何種切槽方法要依據現場工程的穩固程度來決定。軟破礦體具有良好的可冒性，需要較高強度的支護，且切割天井施工安全性差，誘導冒落方法對類似礦體尤其是對無底柱分段崩落法開采的首采分段具有良好的適用性。

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喬小明( 1984-)， 男， 江蘇新沂人，采礦工程師, 主要從事采礦技術管理、安全生產管理和研究工作，Email：cumtmm@163.com。

國家自然科學基金重點基金項目(51534003)；國家自然科學基金青年基金項目(51404065)；中央高校基本科研業務費項目(N150104006).

2016￣11￣12)