吴 波 张 欢 唐于伟

（海南矿业股份有限公司）

海南矿业股份有限公司石碌铁矿位于海南省西部的昌江黎族自治县石碌镇境内，是一座以含铁为主，伴生有钴、铜的多金属矿床，成因类型属于多因复成的火山热液沉积—变质矿床。矿体顶底板围岩主要为白云岩、透辉石透闪石灰岩以及含铁千枚岩、绢云母石英片岩等。围岩稳定性较好，但沿断裂、裂隙及层间挤压带附近岩石多碎化、片理化、糜棱岩化，岩石强度明显下降。

石碌铁矿深部开采工程，采矿方法主要采用无底柱分段崩落法进行开采，局部矿体采用空场法嗣后充填。无底柱分段崩落法回采进路布置形式，依旧矿体形态不同，采用相适应的布置方式，以求取得较好的经济技术指标。采场整体布局中段高度为120 m，进路间距为18 m，分段高度为15 m，进路断面为三心拱，尺寸为4.2 m×3.8 m。在中厚矿体中，进路垂直于矿体走向布置，切割巷道布置在矿体中部，由矿体中部开始拉槽向两侧退采。在较薄、独立小矿体，依据矿体形态灵活布置，进路一般沿矿体走向布置，沿矿体走向间隔100~120 m布置联络道和矿石溜井，切割巷布置在矿体端部向联络道和溜井退采，进路尽量靠矿体下盘布置，以确保能够较好地回收下盘矿石。中深孔凿岩施工设备主要采用阿特拉斯1254液压凿岩台车、阿特拉斯1354液压凿岩台车及国产QZG80Y-I型中风压潜孔钻进行施工。回采爆破参数为炮孔直径为85 mm，拉槽炮孔排距为1.6~2.0 m，回采炮孔排距为2.2~2.4 m，回采炮孔孔底距为3.0~3.6 m，炮孔排面倾角为90°，炸药采用粒状重铵油炸药，孔间微差爆破。

回采切割拉槽工序是地下采矿生产中最为关键的环节之一，是采场回采爆破前的最后一项关键准备工作，为后续回采爆破开辟足够的补偿空间和自由面，切割拉槽效果的质量直接关系到后续回采爆破效果及采矿生产经济指标［1］。随着采矿生产持续进行和采场不断延伸，采用一种或单一的切割拉槽方式，已不再适应不断变化的采矿作业环境。为取得较好的切割拉槽效果，改善矿山生产技术指标，选择适应矿山生产工艺要求和矿体地质条件的拉槽方法，对保障矿山安全生产和达产达效至关重要。

1 切割井及切割巷联合拉槽工艺实施情况

无底柱分段崩落采矿法的切割工作主要包括掘进切割巷道、切割天井和形成切割槽。回采巷道沿走向布置时，爆破往往受上、下盘围岩的夹制作用。为了保证爆破效果，常用增大切割槽面积或每隔一定距离重开切割槽的办法来解决。切割槽开槽办法有3种：切割平巷与切割天井联合拉槽法、切割天井拉槽法、无切割井拉槽法（炮孔爆破拉槽法）［2］。其中，切割天井拉槽法由于需要在每条进路端部位置施工切割天井，天井掘进工程量大，在实际应用中较少采用。

石碌铁矿深部开采工程自开展采矿试验以来，一直采用切割平巷与切割天井联合拉槽法，由于该方法施工简便，易于掌握，在实践中各个矿山均广泛采用。该方法先在矿体端部沿矿体边界或在矿体中部，掘进1条贯通各条进路的切割平巷，然后在适当位置掘进切割天井，以切割井作为初始的自由面和补偿空间进行拉槽爆破。石碌铁矿切割井设计尺寸为4 m×2 m，切割井高度依据切割槽设计高度调整。为确保切割井施工安全，切割井施工顶板距离上部巷道底板要有1.5 m以上距离。在切割天井两侧，沿切割平巷凿岩施工平行拉槽炮孔，炮孔孔底距离上部巷道底板1~1.5 m，炮孔长度为9.7~10.2 m，每排布置4个炮孔，炮孔排距为1.6 m，拉槽宽度不小于3 m。炮孔施工结束后，以切割井为自由面，一侧或两侧逐步爆破拉槽炮孔形成切割槽。切割井及切割巷联合拉槽工法炮孔设计见图1。

拉槽炮孔爆破采用排间毫秒微差爆破，一次爆破1~3排。爆破段位一般按跳段原则选取，即选择1、3、5段或2、4、6段。炮孔装药系数为0.6~0.8，炮孔填塞长度，一般2个边孔填塞1~3 m，中间2个填塞3~5 m。在生产实践过程中，逐渐发现该切割拉槽工艺存在工序环节多、工期长、安全性差等缺点，在施工切割天井过程中，存在着员工劳动强度高、通风条件差、作业环境恶劣安全性差等突出问题。尤其在矿岩破碎地段、软弱风化层施工时，由于切割井施工困难，切割施工过程中顶板管理困难，施工安全性差，导致切割拉槽工序工期难以保障，切割井施工质量差，导致切割拉槽施工质量欠缺，对后续回采爆破和生产带来诸多不利影响，直接影响到回采爆破效果和矿石回采率和贫化率等经济技术指标［3］。为解决和消除存在的问题和痛点，石碌铁矿借鉴类似矿山的生产经验，开展无井拉槽工艺生产试验，取得了较好的经济技术指标和安全效益。

2 无切割井拉槽工艺的试验

2.1 无切割井拉槽工艺的主要工序

无切割井拉槽法的特点是不开掘切割天井，仅在回采巷道或切割巷道中，凿若干排角度不同的平行炮孔，一次或分次爆破形成切割槽。由于保秀矿区矿岩破碎、风化较为严重，如果继续采用切割井及切割巷联合拉槽法进行拉槽切割，不仅施工上存在较大困难，生产安全也难以保障。因此优先选择作为无切割井拉槽工艺的首次试验段。选定保秀矿区185 m分层2#切割巷、165 m分层3#切割巷作为无切割井拉槽工艺的首次试验段。无切割井拉槽工艺中拉槽炮孔采用楔形对称炮孔布置形式，利用切割巷道作为最初的自由面，逐次爆破倾斜切割炮孔，后次爆破炮孔以前次爆破形成的空间为自由面，逐步抬高切割槽高度至设计拉槽高度，并最终与上部覆盖层贯通。楔形炮孔排面前倾角从45°开始，逐步增加抬高至90°，每周炮孔凿岩中心间距为1.5 m，炮孔直径型为85 mm，同一排面上设计4个炮孔，左右对称布置。无切割井拉槽法炮孔设计见图2。

2.2 拉槽炮孔设计

切割槽作为回采爆破的初始自由面和补偿空间，其大小和切槽质量对后续的大规模回采爆破有较大影响，因此在进行回采爆破设计时，应尽量增大拉槽宽度，改善回采爆破效果。依据石碌铁矿现有的凿岩设备配置情况，国产QZG80Y型潜孔钻具有结构尺寸小，可以更加贴近巷道两帮施工炮孔，其切割槽宽度更宽，且考虑施工45°、60°等小角度炮孔要求，选用QZG80Y型潜孔钻进行无井拉槽炮孔的施工。拉槽炮孔依据布置位置和作用不同，可以分为预裂孔、扩槽孔、拉槽孔。拉槽炮孔设计施工工程量见表1。

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（1）预裂孔。预裂孔布置在拉槽巷道中部，主要为后续扩槽孔创造一个较为有利的爆破条件，形成预裂缝。布置1排炮孔，炮孔总数7个孔深，炮孔总长度为73.4 m。在矿岩破碎或风化较为严重的地段，可以不打或少打预裂炮孔。

（2）扩槽孔。通过角度逐步提高的扩槽炮孔，将拉槽逐步扩大和提高顶板高度，最终与上部覆盖层贯通形成切割槽。每侧设计有扩槽炮孔6组炮孔，除第2组炮孔为1排外，其余每组设计有2排炮孔，每排布置4个炮孔，炮孔间距为1.2 m，孔底排间距在1.3~2 m，孔口间隔装药。炮孔排面前倾角度从45°逐步增加到90°。扩槽炮孔由于施工角度较小，在施工上较为困难。

（3）拉槽炮孔。扩槽完成后，拉槽孔按正常拉槽炮孔设计，将切割槽爆破至设计回采所需的长度。每排设计4个炮孔，排距为1.6 m，每排炮孔长度为42.2 m。

2.3 爆破工艺要求

中深孔施工完毕后，应安排人员对施工炮孔逐孔验收，验收不合格的炮孔应安排重新补孔，确保炮孔质量。拉槽作业开始时，第一次爆破先爆破中间的预裂孔，为后续爆破提供一个初始的自由面，炮孔采用间隔装药方式，不装药的空孔为两侧装药炮孔提供初始补偿空间，改善爆破效果。第二次爆破第1组扩槽炮孔，炮孔装药系数为0.6，孔口采用炮泥堵塞，保护眉线。后续逐次爆破扩槽炮孔，逐步将切割槽扩大至设计高度。完成扩槽孔爆破后，按正常拉槽爆破要求，正常爆破拉槽炮孔，逐步形成切割槽。

3 试验效果分析

在3个拉槽爆破试验过程中，因为确保拉槽效果，前排排距设计较短，眉线均有不同程度的破坏，但总体上对爆破施工未造成较大影响，3个试验段的拉槽效果均达到设计目的，按计划完成了切割拉槽。

（1）施工安全得到良好的保障。采用无井拉槽后，不再需要施工切割天井，全部采用中深孔施工进行拉槽作业，施工过程安全可靠，施工进度快［4］。尤其是在保秀矿区等风化、破碎地段，施工切割天井安全性差、质量难以保障，采用无井拉槽能够很好解决在破碎地段施工切割天井的难题。

（2）简化施工工艺，机械化程度高。采用中深孔爆破代替掘进天井，在平巷内进行爆破作业施工，施工安全，质量有保障。使用凿岩台车施工代替风动凿岩机施工，提高施工作业效率，也改善了井下作业环境，消除粉尘源。

（3）施工周期短，成本低。由于采用中深孔代替切割天井，大大缩短了施工周期，降低了生产成本。2种方案施工工程量对比如表2所示。虽然增加了中深孔的凿岩量和炸药消耗量，但总体拉槽费用有较大程度的降低，单次拉槽成本减少2.4万元，降幅达到20%。

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4 结 语

无切割井拉槽法与传统的切割井拉槽法相比具有安全性高、施工周期短、施工成本低等优势，尤其在矿岩稳固性差、风化破碎带施工时，其优势更加明显［5］。但无井拉槽法在施工过程中也存在倾斜炮孔施工较为困难，倾斜炮孔爆破后眉线破坏较为严重，大型的液压台车难以施工等缺点。这些缺点还需要在生产实践中逐步总结经验，通过迭代优化炮孔设计和爆破设计，改进施工设备等措施予以解决。无切割井拉槽法为矿山切割拉槽提供一个较为可靠的拉槽方案，可以在矿山生产实践中得到应用和推广。