诱导冒落拉槽方法及在软破矿体中的应用*

马启彪，何荣兴

(1.烟台黄金职业学院， 山东 烟台市 265401；2.东北大学 资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 110819)

诱导冒落拉槽方法及在软破矿体中的应用*

马启彪1，何荣兴2

(1.烟台黄金职业学院， 山东 烟台市 265401；2.东北大学 资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 110819)

拉切割槽是为回采工作提供补偿空间的重要工序，总结了无底柱分段崩落法中常用拉槽方法的工艺特点和适用条件，针对某金矿切割巷道顶板软弱破碎的特点，提出克服难于施工上向孔的困难，利用钻凿倾斜扩帮炮孔增加顶板暴露面积诱导矿体冒落的拉槽方法，并在应用中收到了较好的效果，对类似矿山具有借鉴作用。

切割槽；无底柱分段崩落法；软破矿岩；诱导冒落

切割拉槽是无底柱分段崩落法的重要工艺过程，切割工程是为开辟最初回采工作面和崩矿补偿空间而掘进的工程，主要包括掘进切割巷道、切割天井和形成切割槽。切割工程能否按设计要求掘出和切割槽的质量如何，直接关系到开采能否正常进行和回采的效果优劣。如切割高度达不到设计要求，回采爆破就不容易与上部覆岩贯通而产生悬顶，不仅崩下的矿石不能全部放出，还会影响后续步距的回采，并且当悬顶突然冒落时，还易造成严重事故[1]。因此，切割拉槽质量对爆破落矿效果具有重大影响，同时也影响矿山生产成本和采矿效率。无底柱分段崩落法的切割工程量大，且上向切井的开掘作业环境恶劣，尤其是施工作业面狭小，通风条件差，时常发生炮烟中毒和人员伤亡事故，软破矿岩矿山掘进更为危险和困难。

1 切槽方式及评价

根据天井施工情况，切割槽的形成可以分为有切割天井拉槽和无切割天井拉槽两大类[2]。有切割天井拉槽是在先形成天井的基础上，以天井作为切割槽爆破的中心并提供自由面和补偿空间进行切割槽作业；无切割天井拉槽不施工切割天井，采用爆破技术完成切割槽的施工。

切割天井拉槽分为切割横巷和切割天井联合拉槽方法和切割井拉槽法。切割横巷和切割天井联合拉槽是沿矿体边界掘进一条切割平巷贯通各回采巷道端部，然后根据爆破需要，在适当的位置掘进切割天井；在切割天井两侧，自切割平巷钻凿若干排平行或扇形炮孔，每排4～6个炮孔；以切割天井为自由面，一侧或两侧逐排爆破形成切割槽(见图1)。该法是无底柱分段崩落法中使用最普遍的拉槽方式，形成的切割槽质量容易保证，但切割工程量较大。部分矿山使用切割天井拉槽法(见图2)，此法不需要掘进切割平巷，只在回采巷道端部掘进断面为1.5 m×2.5 m的切割天井，天井短边距回采巷道端部留有1～2 m距离有利于台车凿岩；天井长边平行回采巷道中心线；在切割天井两侧各打3排炮孔，微差爆破，一次成槽[3]，该法在每条进路端部都要掘进切割天井，所以适合于回采巷道沿矿体走向布置且较长的情况。

图1 切割横巷和切割天井联合拉槽法

图2 切割天井拉槽法

切割天井拉槽主要是采用爆破技术拉槽，主要分为扇形孔梯次角度成槽法(见图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区域分为挑顶扩帮区、拉槽区和正常爆破区。该拉槽方法的关键是需在端部挑顶形成足够的补偿空间，然后梯次角度布置上向扇形孔，以凿岩巷为自由面，全断面爆破形成切割槽。该方法方便灵活，成槽成本低，周期短，可操作性强，在小型采场和残矿回采中比较常见。

分次爆破拉槽法(见图4)，在回采巷道端部4～5 m处，凿8排扇形炮孔，每排7个孔，按排分次爆破，这相当于形成切割天井。此外，为了保证切割槽的面积和形状，还布置9，10，11三排切割孔，其布置方式相当于切割天井拉槽法。该拉槽法也是用于矿石比较破碎的条件下，然而由于矿体破碎很难具备分次爆破的条件，所以，实际应用不多。

楔形掏槽一次爆破拉槽法是在切割平巷中，凿4排角度逐渐增大的扇形炮孔，然后用微差爆破一次形成切割槽(见图5)。这种拉槽法在矿石不稳固或不便于掘进切割天井的地方使用最合适[4￣5]。

图4 分次爆破拉槽法

2 诱导冒落拉槽方法及应用

2.1 工程概况

某金矿213号矿体3#采场设计采用无底柱分段崩落法开采，采场围岩软弱破碎(见图6)，在采准过程中，出现了不同程度的巷道变形与塌冒现象。1#与2#进路之间的切割巷道(下称1#切巷)因围岩破碎，采用金属拱架加背板的棚架支护方式，中间段变形严重，现用木支柱进行临时支护(见图6(a))，修复难度较大，两端稳定性尚好，稍加维护便可用于凿岩作业。连接2#和3#进路间的切割巷道(下称2#切巷)开口处，发生冒落，顶板祼露块体稳定性差(图6(b))，修复施工的安全性较差，以矿山目前的围岩稳固条件和技术水平采用传统切槽方案难度大，安全性差，须根据矿岩可冒性研发新的拉槽方法。

图6 切割巷道破坏现场图片

2.2 诱导冒落拉槽方案及应用

3#采场切割巷道破坏严重，顶板不具备钻凿上向炮孔的条件，传统的拉槽方法难以适应矿岩稳固性特点。因此，根据矿体掘进时进路不支护即会发生冒顶的特性，以及工程破坏部位，提出诱导冒落[6￣8]切割槽方法，具体方案为：首先对1#、2#切割巷道破坏边缘进行维护，以确保中深孔施工以及铲运机出矿等作业安全，在安全条件允许的条件下，拆除内部支护结构，清除冒落矿石，以便顶板具有较好的冒落条件；然后在维护的好顶板条件下向两帮钻凿倾斜中深孔(见图7(a))，以破坏区段和通向上盘的进路为自由面进行扩帮爆破，增加顶板暴露面积，诱导矿体自然冒落。并在3#进路端部施工如图7(a)所示的切割巷道，矿体冒落后利用铲运机或扒渣机进行出矿，为后续冒落提供冒落空间。待诱导冒落至足够高度后，以冒落区为补偿空间按照图7(b)所示布置切割炮孔扩充切割槽道，形成完整的切割槽并进行后续矿体的回采。

图7 诱导冒落形的拉槽方法

按照上述方案进行施工，形成了较好的切割槽，并开始对3#进路进行回采，已爆破3排炮孔，崩落矿量800 t，目前已出矿300 t，工作面没有出现空场，表明爆破效果良好，也说明了该方案形成的切槽质量较好。

3 结 论

切割槽由于其所处的特殊位置和对回采的重要作用，是采场开采的关键工程。不同的拉槽方法各有特点和适用条件，选择何种切槽方法要依据现场工程的稳固程度来决定。软破矿体具有良好的可冒性，需要较高强度的支护，且切割天井施工安全性差，诱导冒落方法对类似矿体尤其是对无底柱分段崩落法开采的首采分段具有良好的适用性。

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乔小明( 1984-)， 男， 江苏新沂人，采矿工程师, 主要从事采矿技术管理、安全生产管理和研究工作，Email：cumtmm@163.com。

国家自然科学基金重点基金项目(51534003)；国家自然科学基金青年基金项目(51404065)；中央高校基本科研业务费项目(N150104006).

2016￣11￣12)