切割天井

切割天井以無底柱為代表的崩落採礦法中常用的一種方式，他的切割拉槽至關重要，而目前無底柱採礦大多採用垂直切割天井與切割平巷並配以中深孔聯合拉槽的切割方法，但該方法在對礦體上盤迴採過程中損失貧化較大。推廣套用傾斜切割天井與中深孔的拉槽方法，對資源的利用以及創建節約型礦山具有重要意義。

基本介紹

• 中文名：切割天井
• 外文名：Cut the patio
• 代表：無底柱
• 適用：厚度不大的緩傾斜層狀礦床
• 特點：一次開採礦體全厚
• 目的：資源的利用以及創建節約型礦山

簡介

通鋼集團板石礦業公司井下礦，是公司五大生產車間之一。礦山生產以磁鐵礦為主，礦體以無底柱分段崩落法為主要開採方法，故此在切割平巷形成後，切割天井的形成將成為生產放礦的關鍵環節。在日常工作中，切割天井形成的主要方法是淺孔掘進形成天井。因這種方法影響面較大，主要體現在作業前準備時間占用比重較大，往往會使生產效率降低，並對掘進成本、經濟效益有影響，同時安全隱患在無形中也暴露出很多問題，因此，成為礦山亟待解決的問題之一。

採礦方法及構造

板石礦業公司井下礦的採礦工藝主要是無底柱分段崩落法，中斷高度60m，分段高度10m。巷道的規格為3m×3．5m，切割井高度平均10m，通常布置在上盤礦體（岩石）內，設計規格3m×2m，屬於矩形切割井。

爆破體為磁鐵礦，節理裂隙較發育，普氏硬度係數f=12～18。

特點

適用於開採頂板不夠穩固，厚度不大的緩傾斜層狀礦床。它的特點是一次開採礦體全厚。根據工作面的布置形式，切割天井為：長壁崩落法切割天井、短壁崩落法切割天井和進路崩落法切割天井。①長壁崩落法工作面，布置與壁式採煤法近似。因礦石堅硬，多用鑿岩爆破法落礦、電扒出礦。工作面長度一般不超過50～60m。近年在中硬以下礦體中，開始試驗使用液壓支架和採礦機的綜合機械化長壁採礦法。②短壁崩落法，頂板穩固性差時將長壁面劃分為短壁面以利頂板管理。③進路崩落法，頂板穩定性很差且礦體賦存不規則時,用寬2～2.5m的進路回採礦石，根據地壓大小，每采1～2條進路崩落一次頂板。長壁崩落法采準和工作面布置簡單，在緩傾斜薄礦層回採中是一種生產能力較大、效率較高、通風條件較好的採礦法。短壁和進路崩落法的工作面短小,靈活性大,適用於開採地壓較大、賦存條件複雜的礦層。中國龍煙鐵礦套用長壁崩落法。大部分粘土礦和錳礦套用短壁崩落法和進路崩落法。

新的爆破方法

改變以往的淺孔爆破，採用掘進中深孔進行爆破形成切割井。所採用的深孔爆破成井，就是在設計切割井的位置沿切割井高度鑽鑿幾組平行的深孔，在採用技術參數合理布置深孔的條件下進行分次爆破，從而完成符合設計要求的掘井工藝。

採用該方法與平巷掘進有相似之處。平巷掘進時利用掏槽孔為補償空間，使輔助孔、周邊孔起到了很好的爆破效果。該方法則採用掘進施工過程中的掏槽法形成自由面。以空孔為自由面和補償空間，利用大孔徑的掏槽孔將爆破空間擴大，1段爆破後將加大自由面的形成，為輔助孔、周邊孔的爆破創造有利條件。同時利用輔助孔和周邊孔的爆破效應最終形成切割天井。

該方法在進行中深孔布置過程中，要求各參數的確定位置非常嚴格，其中垂直深孔要求絕對垂直，1段中掏槽孔的傾斜角度在±1°，由於炮孔數目較多，要求巷道的質量必須通過驗收標準，頂板寬度達到3m。裝藥結構和起爆順序相對比較簡單、操作性強，易於掌握，通常本水平切割井是布置在上水平中斷有工程並已經形成礦石回採處，將切割井與上水平巷道拉透有利於採礦爆破，因此，切割井的高度通常布置為6～6．5m，同時在分段高度不大時易實現一次成井。

中深孔鑿岩爆破參數的確定

炮孔直徑。中心孔作為自由面和補償空間，其直徑採用大孔逕取75mm，其餘孔徑與井下礦常規中深孔落礦鑿岩釺頭相同，取45～50mm。

炮孔排列方式。為獲得較好的爆破效果，在炮孔排列時要嚴格控制。在3m井壁處，各布置兩排扇型孔，每排3個孔。切割井高度為10m時，3個孔的角度分別為左孔82°，中間孔90°，右孔82°（當切割井高度為6m時，角度分別為左孔79°，中間孔90°，右孔79°）。其中形成掏槽的5個孔採用“角柱型布孔方式”進行布置。中間孔不裝藥，為形成掏槽效應，其餘4孔分別向中心孔傾斜85°，且先起爆，以形成一個補償空間（具體位置：其中兩孔在縱向中心距幫0．5m處，另外兩孔在橫向中心1．0m處）。2段的4個孔分別作成90°垂直巷道的一組平行深孔。

炮孔參數掏槽孔孔距，中心孔距其它各裝藥孔的距離為500mm。各裝藥孔之間的距離為600mm。

輔助孔布置在距中心700mm對角線上。周邊孔距輔助孔應取700mm。

炸藥的選取及裝藥方式

採用兩種炸藥：1）藥卷，規格為200mm（長）×45mm （直徑）；2）袋裝粉藥（硝銨炸藥）。在對炮孔進行裝藥時，掏槽的形成至關重要，因此，對掏槽孔的裝藥不能減少，同時也不可過大。首先考慮它與相臨炮孔之間的距離，防止在爆破過程中代孔的現象發生，採用藥粉爆破時，裝藥量要選適當。採用藥卷進行掏槽時，以粉藥為輔助孔裝藥，最終爆破成型。

炮孔填塞方式的選取

當利用藥卷進行爆破時，將採用和好的黃泥作為填塞材料。在填塞過程中，為確保爆破效果，需要將填塞物填塞均勻，減少空隙度。填塞長度控制在400～500mm。

當採用硝銨炸藥進行爆破時，由於它的爆炸威力大，將選用適度的炸藥量進行爆破，同時裝藥量控制在距孔口600～700mm處。

起爆方法及爆破機理

起爆方式仍採用井下礦通用的爆破方法。根據布孔和裝藥形式以及爆破機理，採用導爆管與導爆索聯合起爆方式。採用藥卷或藥粉爆破時，導爆管根據裝藥的長度裝入孔內，導爆管主要起到分段的效果，同時利用這一特性對全部炮孔進行微差爆破，導爆索與導爆管進行相互連線，利用導爆索起爆。

爆破完成後，切割井的形狀與規格基本與設計要求相符：

1）切割井一次爆破深度與設計深度誤差控在±500mm；

2）爆破衝擊波對周圍岩石破壞程度較小，不會影響中深孔的正常掘進；

3）井壁相對平整、無大塊產生、安全性強，對周圍中深孔掘進不會產生影響。

總結

該方法的套用將簡化了切割井的形成工藝，降低了安全事故的發生頻率，減少了人力、物力消耗，大幅降低了現場工作難度，從而使生產效率與經濟效益得到了雙贏，由於這種簡單快捷的方式，也將為採礦形成自由面而做準備。