无切割巷切割井中深孔斜孔拉槽方法

钱 坤，赵 华

（1.中国有色金属建设股份有限公司，北京 100029；2.中色地科矿产勘查股份有限公司，北京 100083）

梅岭南矿区是我公司重点井工矿区之一，2013年投产，设计规模50万t/a，梅岭南矿区矿体呈整体块状矿体，矿体上盘围岩稳定，下盘处在断裂带中，次级断裂构造、裂隙发育，矿岩破碎，顶板破坏以剪滑型破坏为主，极易坍塌。随着开采深度的增大，地压也显现更加明显，之前破碎的进路端部也更加严重变形，亟须寻求一种安全可靠的切割方法。

1 传统切割工程现状

1.1 切割巷+切割井简述

切割工程是为开辟最初回采工作面和落矿补偿空间而掘进的工程，无论采用何种采矿方法，切割工程都是开采最关键的回采环节之一。梅岭南矿区采用无底柱分段崩落法采矿，该方法虽然具有采矿量大，机械程度高等优点，但由于梅岭南矿区矿体水平及垂直方向上分支、复合、尖灭再现等情况反复出现，为降低采场两率，势必会造成切割巷、切割井工程量较多。梅岭南矿区原有切槽方式“切割巷+切割井”方案，在240分层3~5号进路进行了拉槽工程实践。先施工切割巷和切割井后，再在切割巷上实施中深孔切割拉槽。

1.2 切割巷+切割井参数

如图1所示为切割巷加切割井，梅岭南矿区分层进路断面为3×3m，切割巷断面为2.5×2.8m，分层高度为10m，进路间距为10m。

切割巷施工完成后，选取围岩稳定位置施工断面为1.5×1.5m的切割天井，切割天井的位置往往由于进路端部破碎严重而无法选取，在切割巷的中深孔拉槽过程中，还会经常出现拉槽宽度不够，导致进路无法正常爆破。

切割巷加切割井的拉槽方法在一定程度上制约了进路正排中深孔排面爆破，没有切割工程的自由面，在无底柱分段崩落法的采矿工程实施中就会停滞不前。在经过大量研究及现场论证后，一种因地制宜的拉槽方法势必会解决实际问题。

2 中深孔斜孔拉槽的应用

2.1 斜孔拉槽的提出

该种拉槽方案即在每一回采进路端部利用中深孔钻机的倾斜能力施工数排不同角度排面的扇形炮孔，以水平进路本身的空间为爆破补偿空间，通过由低到高，由小角度到大角度逐排爆破，依次互补作为补偿空间，最后形成全高度全断面的自由空间，即形成切割槽。斜拉槽炮孔布置方式，前面7~10排炮孔排与排、孔与孔成扇形布置，切槽爆破安排分段，由低到高逐段爆破巷道。

2.2 斜孔拉槽参数的获取

中深孔斜孔拉槽参数，不像以往进路正排面中深孔参数一样，可以在2维坐标上获得，由于钻孔倾斜角度不一，无论在那一个平面的投影长度都与实际长度不符，但借助3Dmine软件可以在三维空间得出所需参数进路斜孔拉槽参数，炮孔参数共布置7排前倾斜孔，排距0.6m，各排孔交错布置，单排6~7个炮孔，单进路斜孔拉槽中深孔工程量484.65米，经统计，完成上述钻工施工需耗时86.77小时（包含搬运钻机时间）。

3 斜孔拉槽应用效果分析

在近几个月的施工爆破后，斜孔拉槽应用取得了成功，对比传统切割巷加切割井的拉槽方式，该方法每条进路单独爆破，进路之间不受影响，并特别适合进路端部顶板围岩不稳定的情况，每条进路可节省10m的切割巷工程和近千米的中深孔施工。

在此种斜孔拉槽的方案优化方面，可以针对炮孔排面之间的情况，在两个相邻排面之间随机设计并补打2个靠近扇形两侧的中深孔，这样在爆破过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 经济效益

经过充分论证后，斜孔拉槽工艺在红海矿区250m分层5、6、7号进路进行实验，随后逐渐推广到其它分层进路，目前红海矿区共有20条进路使用斜孔拉槽工艺。将斜孔拉槽和传统拉槽方法的工程量进行对比，如表1。

表1 工程量对比

采用斜孔拉槽方案，未产生除中深孔施工以外的额外工程费用，采用传统拉槽方法，需产生的额外费用

通过相应计算表明，在红海矿区采用斜孔拉槽工艺，较传统拉槽方案，需支付费用1095228元人民币，同时，崩落法采矿成本为65元/吨，使用斜孔拉槽工艺时，斜孔拉槽方案中会有4385.5t副产矿需用崩落法开采下来，支付人民币4385.5×65=285057.5元，其余工程费用为0。即采用斜孔拉槽方案后，仅投入285057.5元采矿费用即可，可节约采矿成本1095228元，净节省81.02万元。

副产矿计算说明：如表3，切割巷方量1169m³，切割井方量84m³，矿石体重3.5t/m³，故副产矿为（1169+84）×3.5=4385.5t。

3.2 社会效益

斜孔拉槽与传统拉槽两种方案工期对比表见表3。经统计，完成单进路斜孔拉槽中深孔工程量（484.65m）需耗时86.77小时，即工效为5.6m/小时。

表3 工期对比表

上表计算表明，完成切割拉槽任务，斜孔拉槽方案较传统方案缩短工期18天。

社会效益方面：使用斜孔拉槽工艺后，缩短了工期，不仅为企业人力物力支出，为社会节约了能源。中深孔斜孔拉槽工艺操作安全性提高，减少了支护工程量，降低了工字钢槽钢的使用量，节约生产材料及社会成本。

安全方面：切割巷加切割井方案需开切割巷，增大了破碎围岩的暴露面积，安全系数大大降低，巷道维护困难，有时甚至需要钢支架，切割天井位置选取困难，施工条件难度大，人工上掘，通风困难。而斜孔拉槽是在进路平巷中施工，施工人员无须暴露在大面积顶板下方作业，安全系数较高。

工期方面：施工队掘进巷道作业班制为两天三班，即平均每天掘进3m，掘进天井班制为1天1班，即每天可掘进2m，完成切割巷加切割井方案中的切割井+切割巷工程，每条进路需11天，正排中深孔打钻时间101小时（约合4天），共计耗时15天。而斜孔拉槽只需打钻孔时间260.3小时，约合11天。故每条进路施工可节省4天时间。

4 结论与展望

梅岭南矿区的地质及采矿条件，给无底柱分段崩落法的切割工程提供了创新空间，矿体下盘严重破碎及工程进度为斜孔拉槽方法的成功实验提供了可能性。

穿脉进路和倾斜炮孔基本布置在矿体内部，崩落围岩较少，矿石贫化小，且炮孔排面变化均匀，炮孔排面距和孔底距分布均匀，拉槽效果理想。节省了切割巷和切割天井的掘进工程，提高了矿石回采率和施工效率。

中深孔斜孔拉槽与切割巷加切割天井联合拉槽法相比，具有作业安全、施工掘进工程小、作业效率高等优点。但是存在倾斜炮孔孔底距不易控制、产生大块量多等缺点。

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