曹 斌，各 方

?

四步切面法深孔拉槽技術(shù)的研究與應(yīng)用

曹 斌1，各 方2

(1.湖北省黃石市大冶有色金屬有限責(zé)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(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 黃石市 435000)

天井掘進(jìn)在掘進(jìn)工作中因存在勞動強(qiáng)度大，作業(yè)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(jié)合豐山銅礦現(xiàn)有的中深孔爆破一次成井技術(shù)，通過優(yōu)化各孔參數(shù)，劃分步驟，分次分段起爆的方法，形成簡易自由面，實(shí)現(xiàn)全新拉槽成切面，達(dá)到了改善作業(yè)環(huán)境和減少人工作業(yè)量，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)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(jìn)路頂頭自由面，利用該自由面拉開至相應(yīng)采幅進(jìn)行作業(yè)。因切井作業(yè)從第二次放炮開始屬高空作業(yè)，受作業(yè)空間的影響，作業(yè)勞動強(qiáng)度大且不易排出污風(fēng)，作業(yè)安全存在一定的隱患。此外，在中深孔爆破一次成井技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，存在深孔鑿巖作業(yè)點(diǎn)精確度不高，需多次進(jìn)入采空區(qū)處理殘孔等問題。為解決現(xiàn)有設(shè)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(qū)作業(yè)隱患實(shí)現(xiàn)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(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，存在深孔鑿巖作業(yè)精度不高，影響爆破效果的問題，因此，需對采空區(qū)殘孔進(jìn)行處理。既存在人員工作的重復(fù)性，又存在嚴(yán)重的安全隱患。

本文就一次性成井爆破效果和爆破設(shè)計(jì)要求之間的聯(lián)系進(jìn)行研究，通過對現(xiàn)場試驗(yàn)效果的研究發(fā)現(xiàn)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(guān)聯(lián)。通過新的順序排列，以分段爆破方式，形成串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)一次性拉槽成切面。

2 四步切面法深孔拉槽技術(shù)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(shù)中，深孔拉槽的設(shè)計(jì)深度均根據(jù)分段高程差設(shè)計(jì)，存在少數(shù)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(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，提出更改第一步設(shè)計(jì)為3.5 m垂直拉槽深孔，采用優(yōu)化后的7星掏槽，優(yōu)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(gè)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(shí)，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(shí)補(bǔ)償系數(shù)大于松散系數(shù))，完成切井拉槽(見圖2)。

圖2 爆破后效果

2.2 第二步切井?dāng)U大成相應(yīng)采幅

設(shè)計(jì)采幅為7.6 m，采高3.5 m第二步切井?dāng)U大成相應(yīng)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(shí)，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(shí)現(xiàn)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(lián)系。在形成切面1的同時(shí)，首排邊孔的自由面已經(jīng)完全產(chǎn)生，因此，要計(jì)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(shè)計(jì)如圖4所示。

圖3 輔助孔布置

圖4 輔助孔布置

為達(dá)到最優(yōu)爆破效果，分別重新調(diào)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(shí)，所有孔均可實(shí)現(xiàn)同段起爆，達(dá)到了相應(yīng)采幅的效果。

2.4 第四步采高拉伸

繼續(xù)通過建立首排邊孔與首排中間深孔的聯(lián)系，補(bǔ)齊中間孔，形成首排最終深孔設(shè)計(jì)(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(yīng)切面1部分深孔，抵抗線在兩個(gè)方向自由選擇，一個(gè)是其首排邊孔所形成的空區(qū)，一個(gè)是切面1所形成的空區(qū)；非對應(yīng)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(qū)。因此，若首排邊孔未達(dá)到爆破效果時(shí)，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(shù)實(shí)現(xiàn)了一次性拉槽成切面的目的。

圖5 首排完整深孔設(shè)計(jì)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(shí)間差，減少前一步對后一步的影響。因使用的長導(dǎo)爆管雷管為毫秒管，時(shí)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(shù)實(shí)際應(yīng)用效果

經(jīng)過近20次的試驗(yàn)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(fēng)動深孔鑿巖機(jī)帶來的施工過程中易產(chǎn)生水平位移的問題，保證了采高3.5 m第一、二步設(shè)計(jì)的可實(shí)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(dá)到了最佳效果。

3 結(jié) 論

通過四步切面法深孔拉槽技術(shù)在豐山銅礦生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐，其技術(shù)優(yōu)勢如下：

(1) 因切井作業(yè)多為上向掘進(jìn)，作業(yè)人員在臨時(shí)搭建的安全平臺上作業(yè)，穩(wěn)固性差，存在安全隱患，此法的應(yīng)用切實(shí)解決了這一問題。

(2) 作業(yè)過程中污風(fēng)排出效果差，對作業(yè)人員存在慢性疾病的危害。此法不僅有效改善了作業(yè)環(huán)境，還實(shí)現(xiàn)了一次性拉槽成切面的目的。

(3) 據(jù)統(tǒng)計(jì)，此法在豐山銅礦可實(shí)現(xiàn)人工成本節(jié)省12萬/年，真正做到在確保安全的前提下，提質(zhì)增效的目的。

此外，中深孔施工是在進(jìn)路中進(jìn)行，頂板已經(jīng)得到有效支護(hù)，不存在高處墜落風(fēng)險(xiǎn)。在進(jìn)路內(nèi)安裝局扇，可及時(shí)抽走污風(fēng)，更好地保障了作業(yè)人員的安全，因此，此法的推廣應(yīng)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(shù)在楊家壩鐵礦采礦中的應(yīng)用[J].黃金科學(xué)技術(shù),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(shù)與應(yīng)用實(shí)例分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2013,32(4):664?670.

[3] 周傳波.深孔爆破一次成井模擬優(yōu)化與應(yīng)用研究[博士學(xué)位論文][D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué),2004.

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

[5] 曹 斌,王 潔.中深孔爆破一次成井技術(shù)在豐山銅礦的研究應(yīng)用[J].采礦技術(shù),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(shè)計(jì)及生產(chǎn)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(shù)管理設(shè)計(jì)工作，Email:442761965@qq.com。