四步切面法深孔拉槽技术的研究与应用

曹 斌，各 方



四步切面法深孔拉槽技术的研究与应用

曹 斌1，各 方2

(1.湖北省黄石市大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿，湖北 黄石市 435000；2.湖北省黄石市大冶有色设计研究院有限公司，湖北 黄石市 435000)

天井掘进在掘进工作中因存在劳动强度大，作业条件差,安全性低等问题，使得其工作存在较大的安全隐患。结合丰山铜矿现有的中深孔爆破一次成井技术，通过优化各孔参数，划分步骤，分次分段起爆的方法，形成简易自由面，实现全新拉槽成切面，达到了改善作业环境和减少人工作业量，实现安全生产的目的。

中深孔爆破；四步切面法；深孔拉槽

井下中深孔落矿，一般采用人工切井的方式形成采矿进路顶头自由面，利用该自由面拉开至相应采幅进行作业。因切井作业从第二次放炮开始属高空作业，受作业空间的影响，作业劳动强度大且不易排出污风，作业安全存在一定的隐患。此外，在中深孔爆破一次成井技术的实际应用中，存在深孔凿岩作业点精确度不高，需多次进入采空区处理残孔等问题。为解决现有设备条件下一次性拉槽的局限性问题，特提出四步切面法深孔拉槽成面的方法，以消除采空区作业隐患实现一次性拉槽成切面的目的。

1 中深孔落矿存在的问题

在中深孔爆破一次成井技术的实际应用中，存在深孔凿岩作业精度不高，影响爆破效果的问题，因此，需对采空区残孔进行处理。既存在人员工作的重复性，又存在严重的安全隐患。

本文就一次性成井爆破效果和爆破设计要求之间的联系进行研究，通过对现场试验效果的研究发现辅助边孔与切井之间、首排边孔与切井边孔之间、首排中间深孔与首排边孔和切井拉槽孔之间均互相影响、彼此关联。通过新的顺序排列，以分段爆破方式，形成串联，实现一次性拉槽成切面。

2 四步切面法深孔拉槽技术研究

2.1 第一步形成切井

在丰山铜矿中深孔爆破一次成井技术中，深孔拉槽的设计深度均根据分段高程差设计，存在少数切井未形成自由面的问题，仅在孔口3.5 m范围形成了切井效果。结合现场实际，提出更改第一步设计为3.5 m垂直拉槽深孔，采用优化后的7星掏槽，优化后的7星孔直径全为110 mm，均为空气眼，不装药，左右各布置2个3.5 m垂直辅助装药孔(见图1)，其相邻间距取值为10 cm，形成切井掏槽。

图1 切井炮孔布置

爆破时，8、9号同段起爆，将1~7号空孔挤压成直径0.4 m、深度3.5 m的切井(此时补偿系数大于松散系数)，完成切井拉槽(见图2)。

图2 爆破后效果

2.2 第二步切井扩大成相应采幅

设计采幅为7.6 m，采高3.5 m第二步切井扩大成相应采幅的辅助孔布置如图3所示孔底距为1.5~1.8 m，孔的深度分别为2.5，41，4.0，3.7，4.0，4.1，2.5。

起爆时，采用分段起爆，13、14号孔为1段，12，15号孔为3段，11，16号孔为5段，10，17号孔为7段。形成的切面1为7.6 m×3.5 m。

2.3 第三步首排采幅形成

要实现7.6 m×12 m的最终采幅，需要建立辅助边孔和首排边孔的联系。在形成切面1的同时，首排边孔的自由面已经完全产生，因此，要计算首排孔与辅助边孔的排间距，孔底距取1.5 m，首排边孔设计如图4所示。

图3 辅助孔布置

图4 辅助孔布置

为达到最优爆破效果，分别重新调整了边孔，1，2，3，11，12，13号孔的孔深分别为2.5，3.4，4.7，4.7，3.4，2.5 m。此时，所有孔均可实现同段起爆，达到了相应采幅的效果。

2.4 第四步采高拉伸

继续通过建立首排边孔与首排中间深孔的联系，补齐中间孔，形成首排最终深孔设计(见图5)。

首排中间4~10号孔的抵抗线可分为两段分析。4~10号下段对应切面1部分深孔，抵抗线在两个方向自由选择，一个是其首排边孔所形成的空区，一个是切面1所形成的空区；非对应切面1部分(即3.5 m以上)深孔抵抗线必然只有首排边孔所形成的空区。因此，若首排边孔未达到爆破效果时，切忌爆破4~10号孔。第四步顺利完成后，则在首排形成了12 m× 7.6 m(矿柱除外)切割面，四步切面法深孔拉槽技术实现了一次性拉槽成切面的目的。

图5 首排完整深孔设计图

此外，把切井与辅助孔，首排边孔与首排中间孔划分开，是为了拉开两步间的时间差，减少前一步对后一步的影响。因使用的长导爆管雷管为毫秒管，时间间隔很短，不能充分释放爆轰波。

2.5 四步切面法深孔拉槽技术实际应用效果

经过近20次的试验效果分析，此法在施工和爆破过程中，不仅可以有效解决圆盘式风动深孔凿岩机带来的施工过程中易产生水平位移的问题，保证了采高3.5 m第一、二步设计的可实施性；还可以解决切井与辅助孔、首排整排分段同期起爆效果不佳的问题。通过将切井与辅助孔，首排边孔与首排中间孔的分期分段起爆，达到了最佳效果。

3 结 论

通过四步切面法深孔拉槽技术在丰山铜矿生产中的应用实践，其技术优势如下：

(1) 因切井作业多为上向掘进，作业人员在临时搭建的安全平台上作业，稳固性差，存在安全隐患，此法的应用切实解决了这一问题。

(2) 作业过程中污风排出效果差，对作业人员存在慢性疾病的危害。此法不仅有效改善了作业环境，还实现了一次性拉槽成切面的目的。

(3) 据统计，此法在丰山铜矿可实现人工成本节省12万/年，真正做到在确保安全的前提下，提质增效的目的。

此外，中深孔施工是在进路中进行，顶板已经得到有效支护，不存在高处坠落风险。在进路内安装局扇，可及时抽走污风，更好地保障了作业人员的安全，因此，此法的推广应用意义重大，对同类矿山具有借鉴作用。

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(2018−09−12)

曹 斌(1984—)，男，四川南充人，硕士，工程师，从事矿山开采设计及生产管理工作，Email:313085713@ qq.com。

各 方(1972—)，女，河南郑州人，高级工程师，从事采矿方法研究及采矿技术管理设计工作，Email:442761965@qq.com。