中深孔一次成槽法在松軟破碎礦巖中的應(yīng)用

艾樹(shù)賢

（江西天億礦業(yè)有限公司，江西 貴溪 335424）

1 引言

隨著東同礦業(yè)V號(hào)礦體在-280m中段東區(qū)和-325m中段西區(qū)進(jìn)入殘采階段，剩下的大部分殘采礦石都在松軟破碎礦體中，周邊采空區(qū)使頂板應(yīng)力更強(qiáng)，造成圍巖穩(wěn)定性差，且礦體傾角小、厚度薄，礦石貧化難以控制，采用以往方式開(kāi)采容易冒頂，危害出礦和爆破等作業(yè)人員的安全，且爆破后，大塊多，采礦效率低。針對(duì)這種礦體，尋求一種高效、安全的回采方法在地下松軟破碎巖層礦石回采方面的研究十分重要，其中拉槽方法又是研究的重要方面。借鑒東同礦業(yè)在“一次成井”技術(shù)在松軟破碎礦體中的成功應(yīng)用及廣泛推廣［1］，在此基礎(chǔ)上采用斜孔代替切割槽內(nèi)鑿巖拉槽形成無(wú)切割天井拉槽法［2］。實(shí)踐證明：無(wú)切割井拉槽法在礦石不穩(wěn)固或不便于施工切割天井及切割平巷的地方使用最合適［3］，不僅施工安全可靠，而且大大減少了掘進(jìn)工程量，加快了采掘銜接速度，降低了采礦生產(chǎn)成本。

2 地質(zhì)概況

東同礦業(yè)公司井下5號(hào)礦體賦存于粘土巖和花崗斑巖的結(jié)合部位，受F1和F2被東向斷裂破碎帶控制，礦石以原生黃銅黃鐵礦為主，膠狀黃鐵礦和黃鐵礦次之，黃銅黃鐵礦石中的裂隙較發(fā)育，巖體不夠完整，穩(wěn)定性較差，礦石f為7～10，礦石比重為3.56t/m3。礦體頂、底板圍巖主要為破碎硅化砂巖夾砂質(zhì)頁(yè)巖。巖石均較破碎，構(gòu)造節(jié)理，裂隙發(fā)育，圍巖f為5～6。5號(hào)礦體埋藏標(biāo)高從0m到-450m以下，礦體沿傾斜延伸長(zhǎng)度最大可達(dá)580m，傾角一般為40°～45°，礦體厚度一般10～30m，最厚可達(dá)62.58m，平均14.69m。

3 采礦方法的提出

東同礦業(yè)公司井下5號(hào)礦體的貧礦開(kāi)采都是使用“有底柱分段空?qǐng)鏊煤笪采澳z結(jié)充填采礦法”。

V號(hào)礦體已有的開(kāi)拓、采準(zhǔn)工程全部布置在礦體上盤(pán)。切割進(jìn)路垂直礦體布置，切割平巷沿走向布置，為了提高礦石回收率，切割進(jìn)路端部和切割平巷必須延伸至礦體下盤(pán)。在礦體下盤(pán)施工切割天井和切割槽，爆破后形成槽體空腔，為后續(xù)爆破提供補(bǔ)償空間和爆破自由面，最后形成自上而下的空?qǐng)雠_(tái)階。而在實(shí)際生產(chǎn)中，局部破碎礦體下盤(pán)切割天井難以施工，切割平巷很難靠近礦體下盤(pán)，切割進(jìn)路和切割平巷要進(jìn)入礦體下盤(pán)，所需的支護(hù)工程量和成本難以控制，且效果不明顯，切割進(jìn)路和切割平巷不能延伸至礦體下盤(pán)，就無(wú)法進(jìn)行鑿巖爆破，這樣就會(huì)造成大量三角礦石資源的浪費(fèi)。

礦體下盤(pán)切割天井難以施工，切割平巷難以靠近礦體下盤(pán)，主要原因是礦體下盤(pán)是V號(hào)礦體底板直接圍巖主要為破碎硅化砂巖夾粉砂巖或風(fēng)化、泥化花崗斑巖及頁(yè)巖，礦體頂板直接圍巖主要為鐵質(zhì)硅化巖，局部為破碎花崗斑巖、砂巖等。礦體底板圍巖裂隙較發(fā)育，巖石性質(zhì)較為破碎，尤其是粉砂巖和風(fēng)化泥化蝕變花崗斑巖及頁(yè)巖極破碎松軟，穩(wěn)定性較差。若按普通法人工向上掘切割天井，礦巖節(jié)理、裂隙片落，容易造成安全事故的發(fā)生，給生產(chǎn)帶來(lái)巨大的安全隱患。為解決此項(xiàng)難題，東同礦業(yè)組織攻關(guān)，尋求一種適合本礦地質(zhì)條件的采礦方法。針對(duì)礦體下盤(pán)難以形成切割天井，礦體不太穩(wěn)固的特性。為了保證切割槽的質(zhì)量，對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次試驗(yàn)和分析，結(jié)合現(xiàn)有的巷道斷面規(guī)格及采掘設(shè)備條件，參考相關(guān)資料，總結(jié)以往工作經(jīng)驗(yàn)，在借鑒“一次成井”技術(shù)的成功應(yīng)用和推廣的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)采用了適合本礦地質(zhì)條件的無(wú)切割天井中深孔拉槽法進(jìn)行拉切割槽。

4 無(wú)切割井拉槽法構(gòu)成要素

切槽的設(shè)計(jì)是在沒(méi)有施工切割短平巷及切割天井（提供爆破自由面及補(bǔ)償空間）的前提條件下，直接在單元端部的爆破進(jìn)路中布置5～7排平行及扇形炮孔，使用YG90鉆機(jī)鑿巖。

設(shè)計(jì)切槽尺寸：寬度12.5m，長(zhǎng)度2.5～3.4m，高度8～10m。

5 鑿巖設(shè)備及參數(shù)

根據(jù)礦山現(xiàn)有的鑿巖設(shè)備以及新選擇的爆破參數(shù)，即采用YG90導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，鉆鑿垂直上向平行孔及上向扇形炮孔。鉆孔直徑60mm，最大孔深12m，最小孔深2.7m。

6 爆破參數(shù)

（1）炮孔布置方式。

布置5～7排平行及扇形炮孔，排距在0.5～0.8m，巖性軟弱布置5排，巖性中等布置6排，巖性硬布置7排，在每排中間施工3～5個(gè)平行垂直孔，在中間前后沿切割進(jìn)路向布置2～4個(gè)垂直孔，孔間距為0.3～0.5m，然后在垂直孔兩邊施工正常的扇形孔，中間1排為掏槽孔，采用龜裂掏槽(縫隙掏槽)進(jìn)行掏槽，在中間掏槽孔旁邊平行或垂直布置2～3個(gè)與掏槽孔直徑和長(zhǎng)度相同的不安裝炸藥的空孔，利用空孔作為自由面和補(bǔ)償空間，緊靠空孔的裝藥孔爆破后，形成一個(gè)較大的空腔，作為新的自由面。然后將周邊的平行炮孔及扇形中深孔按照一定的順序向空腔方向依次爆破崩落,直到最后形成設(shè)計(jì)要求的切割槽。見(jiàn)圖1。

圖1 掏槽孔裝藥布置方式

由于切割孔較深，而孔距又小，在施工平行垂直孔時(shí)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境、機(jī)械設(shè)備和操作人員等因素影響，鑿巖時(shí)必須嚴(yán)格垂直上施工，提高鑿巖精度防止中深孔角度鑿偏而導(dǎo)致孔與孔之間相互穿透，影響爆破效果，因此鑿巖精度的高低，是一次成槽爆破成敗的關(guān)鍵。如圖2所示。

圖2 一次成槽炮孔截面圖

（2）炮孔爆破參數(shù)的確定。

切槽最小抵抗線(xiàn)0.50～0.70m；最大孔底距為1.2～ 1.6m（扇形炮孔），最小孔底距0.3～0.5m（垂直平行炮孔）；爆破補(bǔ)償空間系數(shù)為30%以上。

（3）裝藥結(jié)構(gòu)和裝藥量。

使用2#巖石乳化炸藥，每個(gè)藥包直徑45mm、長(zhǎng)度45mm、重量800g，孔內(nèi)采用連續(xù)裝藥，裝藥系數(shù)為65%～85%（其中掏槽眼85%，輔助眼75%，周邊眼65%）。

爆破切割槽的所有裝藥孔最好采用炮泥、木栔填塞，如果用炮泥填塞困難，可選用廢紙箱或炸藥包裝袋代替，將廢紙箱用水浸泡后塞入炮孔搗實(shí),填塞長(zhǎng)度不得大于炮孔抵抗線(xiàn)的長(zhǎng)度。

（4）孔內(nèi)起爆方式。

孔內(nèi)采用多點(diǎn)起爆，即每個(gè)炮孔安裝2發(fā)秒差雷管（孔口及孔中央），如圖3所示。

圖3 單孔裝藥及雷管方式

（5）起爆網(wǎng)路及起爆間隔時(shí)間的確定。

采用龜裂掏槽方式（又稱(chēng)縫隙掏槽）［5］，用導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索聯(lián)合起爆復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)放炮母線(xiàn)利用MFd-200型發(fā)爆器實(shí)行一次性起爆管，接著起爆管引爆主導(dǎo)爆索，之后主導(dǎo)爆索引爆所有孔內(nèi)非電秒差雷管，最后引爆孔內(nèi)導(dǎo)爆索及炸藥，實(shí)現(xiàn)擠壓爆破，按照掏槽眼、輔助眼、周邊眼的爆破順序每個(gè)炮孔依次起爆，實(shí)現(xiàn)“一次成槽”。

7 爆破效果及評(píng)價(jià)

“一次成槽”拉槽效果可靠，切槽空間體積達(dá)到了設(shè)計(jì)要求；風(fēng)險(xiǎn)較小，對(duì)采場(chǎng)頂板、拉底眉線(xiàn)口及相鄰巷道的支護(hù)沒(méi)有發(fā)生明顯破壞作用，同時(shí)規(guī)避了靠近拉槽排炮孔變形的風(fēng)險(xiǎn)［6］。

“一次成槽”優(yōu)點(diǎn)：

（1）減少天井、切割短平巷的切割施工工序，大大減少了切割工程量，降低采掘比，節(jié)約了采礦成本，加快了單元采場(chǎng)銜接速度，提高了出礦生產(chǎn)能力。

（2）避免了采用普通法施工天井的不安全因素，確保了作業(yè)人員的安全。

（3）縮短了單元采礦周期，不僅減少了炮孔變形量，提高了爆破效果，減少了礦石大塊率，而且減少了采空區(qū)頂板脫落的機(jī)會(huì)，為控制頂板脫落提供了有利條件。

（4）避免了所有多分段切槽同時(shí)爆破，大大減少了一次性爆破炸藥量，減少爆破沖擊波及爆破震動(dòng)波對(duì)采場(chǎng)頂板圍巖及相鄰切割巷道的破壞。從而減少采空區(qū)頂板脫落及巷道返修支護(hù)量等。

（5）避免了拉底切槽處礦石長(zhǎng)時(shí)間堆積氧化產(chǎn)生毒氣，減少了相鄰采掘生產(chǎn)的影響。

（6）避免了拉底上天井處斜孔安裝雷管、炸藥施工不安全因素（天井里面的松石經(jīng)常脫落）。

（7）一次成槽爆破效果比拉底上天井處斜孔的爆破效果要好，從而減少了礦石的損失。