四步切面法深孔拉槽技術的研究與應用

曹 斌，各 方

?

四步切面法深孔拉槽技術的研究與應用

曹 斌1，各 方2

(1.湖北省黃石市大冶有色金屬有限責任公司豐山銅礦，湖北 黃石市 435000；2.湖北省黃石市大冶有色設計研究院有限公司，湖北 黃石市 435000)

天井掘進在掘進工作中因存在勞動強度大，作業條件差,安全性低等問題，使得其工作存在較大的安全隱患。結合豐山銅礦現有的中深孔爆破一次成井技術，通過優化各孔參數，劃分步驟，分次分段起爆的方法，形成簡易自由面，實現全新拉槽成切面，達到了改善作業環境和減少人工作業量，實現安全生產的目的。

中深孔爆破；四步切面法；深孔拉槽

井下中深孔落礦，一般采用人工切井的方式形成采礦進路頂頭自由面，利用該自由面拉開至相應采幅進行作業。因切井作業從第二次放炮開始屬高空作業，受作業空間的影響，作業勞動強度大且不易排出污風，作業安全存在一定的隱患。此外，在中深孔爆破一次成井技術的實際應用中，存在深孔鑿巖作業點精確度不高，需多次進入采空區處理殘孔等問題。為解決現有設備條件下一次性拉槽的局限性問題，特提出四步切面法深孔拉槽成面的方法，以消除采空區作業隱患實現一次性拉槽成切面的目的。

1 中深孔落礦存在的問題

在中深孔爆破一次成井技術的實際應用中，存在深孔鑿巖作業精度不高，影響爆破效果的問題，因此，需對采空區殘孔進行處理。既存在人員工作的重復性，又存在嚴重的安全隱患。

本文就一次性成井爆破效果和爆破設計要求之間的聯系進行研究，通過對現場試驗效果的研究發現輔助邊孔與切井之間、首排邊孔與切井邊孔之間、首排中間深孔與首排邊孔和切井拉槽孔之間均互相影響、彼此關聯。通過新的順序排列，以分段爆破方式，形成串聯，實現一次性拉槽成切面。

2 四步切面法深孔拉槽技術研究

2.1 第一步形成切井

在豐山銅礦中深孔爆破一次成井技術中，深孔拉槽的設計深度均根據分段高程差設計，存在少數切井未形成自由面的問題，僅在孔口3.5 m范圍形成了切井效果。結合現場實際，提出更改第一步設計為3.5 m垂直拉槽深孔，采用優化后的7星掏槽，優化后的7星孔直徑全為110 mm，均為空氣眼，不裝藥，左右各布置2個3.5 m垂直輔助裝藥孔(見圖1)，其相鄰間距取值為10 cm，形成切井掏槽。

圖1 切井炮孔布置

爆破時，8、9號同段起爆，將1~7號空孔擠壓成直徑0.4 m、深度3.5 m的切井(此時補償系數大于松散系數)，完成切井拉槽(見圖2)。

圖2 爆破后效果

2.2 第二步切井擴大成相應采幅

設計采幅為7.6 m，采高3.5 m第二步切井擴大成相應采幅的輔助孔布置如圖3所示孔底距為1.5~1.8 m，孔的深度分別為2.5，41，4.0，3.7，4.0，4.1，2.5。

起爆時，采用分段起爆，13、14號孔為1段，12，15號孔為3段，11，16號孔為5段，10，17號孔為7段。形成的切面1為7.6 m×3.5 m。

2.3 第三步首排采幅形成

要實現7.6 m×12 m的最終采幅，需要建立輔助邊孔和首排邊孔的聯系。在形成切面1的同時，首排邊孔的自由面已經完全產生，因此，要計算首排孔與輔助邊孔的排間距，孔底距取1.5 m，首排邊孔設計如圖4所示。

圖3 輔助孔布置

圖4 輔助孔布置

為達到最優爆破效果，分別重新調整了邊孔，1，2，3，11，12，13號孔的孔深分別為2.5，3.4，4.7，4.7，3.4，2.5 m。此時，所有孔均可實現同段起爆，達到了相應采幅的效果。

2.4 第四步采高拉伸

繼續通過建立首排邊孔與首排中間深孔的聯系，補齊中間孔，形成首排最終深孔設計(見圖5)。

首排中間4~10號孔的抵抗線可分為兩段分析。4~10號下段對應切面1部分深孔，抵抗線在兩個方向自由選擇，一個是其首排邊孔所形成的空區，一個是切面1所形成的空區；非對應切面1部分(即3.5 m以上)深孔抵抗線必然只有首排邊孔所形成的空區。因此，若首排邊孔未達到爆破效果時，切忌爆破4~10號孔。第四步順利完成后，則在首排形成了12 m× 7.6 m(礦柱除外)切割面，四步切面法深孔拉槽技術實現了一次性拉槽成切面的目的。

圖5 首排完整深孔設計圖

此外，把切井與輔助孔，首排邊孔與首排中間孔劃分開，是為了拉開兩步間的時間差，減少前一步對后一步的影響。因使用的長導爆管雷管為毫秒管，時間間隔很短，不能充分釋放爆轟波。

2.5 四步切面法深孔拉槽技術實際應用效果

經過近20次的試驗效果分析，此法在施工和爆破過程中，不僅可以有效解決圓盤式風動深孔鑿巖機帶來的施工過程中易產生水平位移的問題，保證了采高3.5 m第一、二步設計的可實施性；還可以解決切井與輔助孔、首排整排分段同期起爆效果不佳的問題。通過將切井與輔助孔，首排邊孔與首排中間孔的分期分段起爆，達到了最佳效果。

3 結 論

通過四步切面法深孔拉槽技術在豐山銅礦生產中的應用實踐，其技術優勢如下：

(1) 因切井作業多為上向掘進，作業人員在臨時搭建的安全平臺上作業，穩固性差，存在安全隱患，此法的應用切實解決了這一問題。

(2) 作業過程中污風排出效果差，對作業人員存在慢性疾病的危害。此法不僅有效改善了作業環境，還實現了一次性拉槽成切面的目的。

(3) 據統計，此法在豐山銅礦可實現人工成本節省12萬/年，真正做到在確保安全的前提下，提質增效的目的。

此外，中深孔施工是在進路中進行，頂板已經得到有效支護，不存在高處墜落風險。在進路內安裝局扇，可及時抽走污風，更好地保障了作業人員的安全，因此，此法的推廣應用意義重大，對同類礦山具有借鑒作用。

[1] 上官寬平,張濱州.一次成井技術在楊家壩鐵礦采礦中的應用[J].黃金科學技術,2005,13(1?2):67?69.

[2] 李啟月,李夕兵,范作鵬,張瑞華.深孔爆破一次成井技術與應用實例分析[J].巖石力學與工程學報,2013,32(4):664?670.

[3] 周傳波.深孔爆破一次成井模擬優化與應用研究[博士學位論文][D].武漢:中國地質大學,2004.

[4] 趙 華,劉建永.溜井一次成井爆破工藝[J].礦業快報,2006, 25(12):39?41.

[5] 曹 斌,王 潔.中深孔爆破一次成井技術在豐山銅礦的研究應用[J].采礦技術,2016,16(06):40?42.

(2018?09?12)

曹 斌(1984—)，男，四川南充人，碩士，工程師，從事礦山開采設計及生產管理工作，Email:313085713@ qq.com。

各 方(1972—)，女，河南鄭州人，高級工程師，從事采礦方法研究及采礦技術管理設計工作，Email:442761965@qq.com。