本發(fā)明涉及地下采礦領域，更具體地說，涉及一種超高度無切割井斜線對稱強制拉槽方法。

背景技術：

國內傳統(tǒng)的采場高度在＞20米時，一般采用有切割井拉槽，但有井拉槽需滿足采場頂部有切割井硐室、聯絡道等工程，具備天井鉆機施工等必要條件。當礦體連續(xù)厚度介于20～35米時，分為2個分層回采采切比較大；如采用普通法施工切割井，高度不大大于15米，且安全性差。當礦體分支復合現象頻繁時，可采用無切割井強制拉槽工藝技術，各層盲礦體可以只設出礦拉底水平、共用頂部充填水平，相比之下，有井拉槽采切比、廢石混入率等較大。

無切割井強制拉槽有兩種方式。第一種是楔形對稱平行深孔拉槽技術，楔形對稱平行深孔拉槽技術主要以切割巷作為爆破自由面，利用對稱傾斜平行炮孔進行多重楔形掏槽，逐次將切槽抬至設計高度，如圖1、圖2所示。楔型掏槽采用對稱式傾斜平行炮孔，炮孔直徑65～80mm，排面前傾角度從40°左右開始，逐漸抬高到90°，炮孔排面間距1.5～1.8m，同一排面角度的炮孔左右相互對稱，每排4個炮孔，孔與孔相互平行，孔間距一般根據切割槽寬度而定，寬度越大越利于切割槽爆破。左右對稱的排面爆破要同步，根據切割巷道補償空間大小計算出第一次爆破的排數，第一次爆破后，應在對應的進路或切巷內進行松動出礦，以補充后續(xù)爆破所需空間，逐次爆破形成切割槽。隨著鑿巖和裝藥設備的技術提升，該方法拉槽高度有提升空間。

第二種是平行扇形深孔爆破成槽技術。平行扇形深孔爆破成槽技術是在切割平巷中布置扇形排孔，以切割平巷為爆破自由面和補償空間，逐排炮孔按角度分段微差一次爆破成槽的拉割方法，如圖3、圖4所示。扇形孔排面垂直于進路，根據切割平巷寬度，在切割平巷內布置3～4排小排距扇形炮孔，從邊孔開始分段起爆，逐孔抬高一次切割成槽。炮孔直徑65～80mm，根據切割巷寬度調整排距，一般為1.0～1.3m；根據拉槽高度確定每排炮孔數目，切割炮孔中各排相同角度的炮孔應在一個平面內。拉槽炮孔施工與回采落礦炮孔施工相同，每排孔只需移機1次，拉槽炮孔施工方便。該方法屬一次爆破成槽，不能分次爆破，拉槽高度受切割平巷斷面補償空間限制，高度很難提高。

隨著鑿巖設備越來越先進，分段鑿巖高度越來越大，采場分段高度已經可以提高至30m以上，使切割井施工成本越來越高，安全風險也隨著增加，現在缺少可靠的高分段無切割井拉槽技術，很難將拉槽高度提高到30m。

技術實現要素：

1.要解決的技術問題

針對現有技術中存在的采場分段高度低、成本高、安全風險高問題，本發(fā)明提供了一種超高度無切割井斜線對稱強制拉槽方法。它具有采場分段高度高、成本低、安全風險低的優(yōu)點。

2.技術方案

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現。

一種超高度無切割井斜線對稱強制拉槽方法，步驟如下：

1)根據采場條件，對進行施工，完成出礦進路、切割巷、聯巷、集礦塹溝的施工，形成采場；

2)在切割巷中間施工形成挑頂區(qū)，挑頂區(qū)為三角區(qū)；

3)使用鉆孔臺車在切割巷挑頂區(qū)左右對稱位置確定鉆孔施工點，鉆孔施工點根據炮孔排面前傾角度鉆孔，前傾角度相對于水平面為40°～88°，中間至兩邊炮孔排面水平傾角遞增；

4)在鉆孔完成后，進行填塞，形成炮孔填塞區(qū)，根據炮孔排面依次爆破，每次爆破2個對稱孔位的排面炮孔，在進行爆破，爆破出礦。

更進一步的，步驟2中挑頂區(qū)頂部高度為2-2.5m，使鉆機在挑頂區(qū)向兩側施工。保證了初期角度大的鉆孔時候施工順利進行。

更進一步的，步驟3中挑頂區(qū)左右兩側的鉆孔施工點為9～13個，每個對應鉆孔設置2～3個炮孔排面。多排面設置保證了在巖深的部分爆破完全。

更進一步的，炮孔孔徑設置為80mm，最小抵抗線根據單孔裝藥量計算最小抵抗線值，最小抵抗線和孔徑的比值計算最小抵抗線值，兩者取小值，為炮孔排面排距；根據單孔裝藥量計算最小抵抗線值：W＝d(7.85△·k/mq)0.5，其中W為最小抵抗線，單位為米，d為孔徑，單位為分米，△為炸藥密度，單位為克/毫升，k為裝藥系數，k＝0.65～0.85，m為深孔孔底密集系數，m＝1～1.25，單位炸藥消耗量，單位千克/立方米；最小抵抗線和孔徑的比值計算最小抵抗線值：W＝(25～30)d。保證了在不同硬度的礦石中選擇合適的炮孔孔徑和炮孔排面排距，炮孔排距需小于、等于最小抵抗線爆破更加經濟。

更進一步的，每個鉆孔施工點構成的間距為1.9～2.4m，每一個鉆孔施工點的炮孔排面間距，孔口距a＝0.2m，孔底距a1＝mW，m為深孔密集系數，深孔密集系數m＝1.0～1.25。保證了最終爆破的高度，使得爆破可以達到超高度。

更進一步的，每一炮孔排面設置有自左至右4個炮孔1、2、3、4，炮孔1、2與炮孔3、4沿聯巷中心豎直對稱，中間兩個炮孔2、3與聯巷水平面夾角α＝90°，1、4孔與聯巷水平面夾角β＝87°～89°。保證了爆破面的方向性，爆破區(qū)域更大。

更進一步的，每一炮孔排面2、3孔間距b，炮孔排面1、2孔間距和2、3孔間距c，各炮孔排面1、4孔與巷面間距d相同，b、c、d依次減小。保證了與附近面爆破的更完全。

更進一步的，爆破后的拉槽區(qū)夾制性大，拉槽區(qū)抵抗線為排孔最小抵抗線的0.6～0.8倍，拉槽區(qū)抵抗線從中間至兩邊炮孔排面逐漸增大。孔距略大于抵抗線時，拉槽效果較好。

更進一步的，步驟3鉆孔深度為從從中間至兩邊炮孔排面逐漸增大后減小，炮孔填塞區(qū)深度為1.2～2m，相應的炮孔填塞區(qū)深度增大后減小。填塞的目的在于使炸藥爆炸的能量得到很好利用，改善巖石爆破破碎效果。

更進一步的，步驟4過程中，每一次爆破后采用全站儀或三維激光掃描儀對爆破效果進行檢查，發(fā)現與爆破設計偏斜較大時，停止爆破，從出礦進路或者集礦塹溝通過補孔處理懸頂，補孔處理后接著爆破炮孔，直至拉槽爆破全部完成。保證了包括過程中的順利完成，保證偏斜時候的后續(xù)穩(wěn)定爆破。

3.有益效果

相比于現有技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的方案，將采礦采場高度增加至33米的超高度，工藝過程中提高采場生產強度，降低采切比，節(jié)省采礦成本；

(2)在不施工切割井的情況下，直接采用上向深孔強制拉槽，為后續(xù)采場大規(guī)模落礦創(chuàng)造條件，降低施工切割井的成本和安全風險，減少現場施工的工序，降低管理成本；

(3)挑頂區(qū)左右兩側設置多個鉆孔施工點，多排面設置保證了在巖深的部分爆破完全；

(4)最小抵抗線的計算，最小抵抗線根據單孔裝藥量計算最小抵抗線值，最小抵抗線和孔徑的比值計算最小抵抗線值，兩者取小值，綜合計算，保證了在不同硬度的礦石中選擇合適的炮孔孔徑和炮孔排面排距，炮孔排距需小于、等于最小抵抗線爆破更加經濟；

(5)每個鉆孔施工點構成的間距，保證了最終爆破的高度，使得爆破可以達到超高度；

(6)每一炮孔排面設置有自左至右4個炮孔1、2、3、4，保證了爆破面的方向性，爆破區(qū)域更大；

(7)爆破后的拉槽區(qū)夾制性大，拉槽區(qū)抵抗線為排孔最小抵抗線的0.6～0.8倍，拉槽區(qū)抵抗線從中間至兩邊炮孔排面逐漸增大?？拙嗦源笥诘挚咕€時，拉槽效果較好。

(8)每一次爆破后采用全站儀或三維激光掃描儀對爆破效果進行檢查，通過補孔處理懸頂，保證了包括過程中的順利完成，保證偏斜時候的后續(xù)穩(wěn)定爆破；

(9)本發(fā)明依托國產穿爆設備進行施工，工藝簡單，安全可靠；該發(fā)明可應用于高分段空場嗣后充填采礦法、高分段崩落采礦法或深孔留礦法等采礦方法，應用前景廣闊；成本降低，每噸礦制造成本可節(jié)省1～3元。

附圖說明

圖1為楔形對稱平行深孔拉槽方法進路方向示意圖；

圖2為楔形對稱平行深孔拉槽方法切割巷方向示意圖；

圖3為平行扇形深孔爆破成槽方法進路方向示意圖；

圖4為平行扇形深孔爆破成槽方法切割巷方向示意圖；

圖5為礦區(qū)整體結構示意圖；

圖6為出礦進路方向強制拉槽縱剖面圖；

圖7為鉆孔施工點放大結構示意圖；

圖8為切割巷拉槽束狀前傾炮孔A面和A’面排布示意圖；

圖9為采場爆破落礦采空區(qū)掃描縱剖面圖；

圖10為采場爆破落礦采空區(qū)掃描橫剖面圖。

圖中標號說明：

1、挑頂區(qū)；2、采場一；3、采場二；4、切割巷；5、聯巷一；6、聯巷二；7、出礦進路；8、采場橫剖面；9、采場縱剖面；10、炮孔排面；11、鉆孔施工點；12、炮孔填塞區(qū)；

a、同次爆破排面間距；b、各炮孔排面2、3孔間距；c、各炮孔排面1、2孔間距和2、3孔間距；d、各炮孔排面1、4孔與巷面間距；α、各炮孔排面2、3孔與聯巷水平面夾角；β、各炮孔排面1、4孔與聯巷水平面夾角。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體的實施例，對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

一種超高度無切割井斜線對稱強制拉槽方法，步驟如下：

1)根據采場條件，

對進行施工，如圖5，完成出礦進路7、切割巷4、聯巷一5、聯巷二6、集礦塹溝的施工，形成采場一2和采場二3；挑頂區(qū)1頂部高度為2-2.5m，使鉆機在挑頂區(qū)1向兩側施工。

2)在切割巷4中間施工形成挑頂區(qū)1，挑頂區(qū)1為三角區(qū)；

3)使用鉆孔臺車在切割巷4挑頂區(qū)1左右對稱位置確定鉆孔施工點11，挑頂區(qū)1左右兩側的鉆孔施工點為9～13個，鉆孔施工點11根據炮孔排面10前傾角度鉆孔，每個對應鉆孔設置2～3個炮孔排面10，前傾角度相對于水平面為40°～88°，中間至兩邊炮孔排面10水平傾角遞增；

炮孔孔徑設置為80mm，最小抵抗線根據單孔裝藥量計算最小抵抗線值，最小抵抗線和孔徑的比值計算最小抵抗線值，兩者取小值，為炮孔排面排距；根據單孔裝藥量計算最小抵抗線值：W＝d(7.85△·k/mq)0.5，其中W為最小抵抗線，單位為米，d為孔徑，單位為分米，△為炸藥密度，單位為克/毫升，k為裝藥系數，k＝0.65～0.85，m為深孔孔底密集系數，m＝1～1.25，單位炸藥消耗量，單位千克/立方米；最小抵抗線和孔徑的比值計算最小抵抗線值：W＝(25～30)d。

每個鉆孔施工點11構成的間距為1.9～2.4m，每一個鉆孔施工點11的炮孔排面10間距，孔口距a＝0.2m，孔底距a1＝mW，m為深孔密集系數，深孔密集系數m＝1.0～1.25，每一炮孔排面10設置有自左至右4個炮孔1、2、3、4，炮孔1、2與炮孔3、4沿聯巷中心豎直對稱，中間兩個炮孔2、3與聯巷水平面夾角α＝90°，1、4孔與聯巷水平面夾角β＝87°～89°，每一炮孔排面102、3孔間距b，炮孔排面10的1、2孔間距和2、3孔間距c，各炮孔排面10的1、4孔與巷面間距d相同，b、c、d依次減小，鉆孔深度為從中間至兩邊炮孔排面10逐漸增大后減小，炮孔填塞區(qū)12深度為1.2～2m，相應的炮孔填塞區(qū)12深度增大后減小。爆破后的拉槽區(qū)夾制性大，拉槽區(qū)抵抗線為排孔最小抵抗線的0.6～0.8倍，拉槽區(qū)抵抗線從中間至兩邊炮孔排面10逐漸增大。

4)在鉆孔完成后，進行填塞，形成炮孔填塞區(qū)12，根據炮孔排面10依次爆破，每次爆破2個對稱孔位的排面炮孔，在進行爆破，爆破出礦，每一次爆破后采用全站儀或三維激光掃描儀對爆破效果進行檢查，發(fā)現與爆破設計偏斜較大時，停止爆破，從出礦進路7或者集礦塹溝通過補孔處理懸頂，補孔處理后接著爆破炮孔，直至拉槽爆破全部完成。

實施例2

如圖5-8所示，分析本礦區(qū)礦特性，一種適合采場高度在33米條件下，不需施工上部切割巷的無切割井強制拉槽的方案，設計方案如下：

需要采高33米、盤區(qū)切割巷長58m：

①盤區(qū)切割巷寬度5.0～6.0m；

②上向(前傾)束狀中深孔鑿巖臺車有效鑿巖深度≮36.0m；

③上向中深孔裝藥器或臺車有效裝藥深度≮36.0m；

④炸藥密度0.95～1.25t/m3；

⑤補償空間系數≮1.25倍；

⑥沿盤區(qū)切割巷軸線兩翼鏡像對稱布置強制拉槽孔；

⑦穿爆技V術參數：穿孔總進尺5300m，孔徑Φ75～80㎜。細分為11個序列孔，計48排，每排4個孔；首排對稱中心距15～17m，排間距1.9～2.4m，孔口距1.6～1.8m，孔底距1.2～1.6m；最大孔深35.8m；

⑧爆破設計參數：總裝藥深度5015m，總裝藥量26.5t；爆破序列分為9個，序列最大裝藥量4277kg，孔底毫秒微差控制爆破；

詳細分析如下：

礦巖物理力學性質

礦石比重：3.69t/m3；

巖石比重：2.89t/m3。

礦巖松散系數：1.5；

普氏硬度系數：礦石：f＝12～16

巖石：f＝8～14，局部18；

深孔布置

(一)、深孔參數設計

1、孔徑：d＝80mm；

2、最小抵抗線的確定；

(1)根據單孔裝藥量計算最小抵抗線；

W＝d(7.85△·k/mq)0.5

＝0.8×(7.85×1.05×0.8÷1.1÷0.95)0.5

＝2.01米

W——最小抵抗線，米；

d——孔徑，d＝0.8分米；

△——炸藥密度，△＝1.05克/毫升；

k——裝藥系數，0.65～0.85；k取0.8；

m——深孔孔底密集系數，1～1.25；設計時取1.1；

q——單位炸藥消耗量，f＝12～16時，q＝0.8～1.1千克/米3，設計時取0.95。

(2)根據最小抵抗線和孔徑的比值選取

根據經驗公式：

堅硬礦巖:W＝(25～30)d＝2000～2400mm；

根據以上(1)、(2)計算成果，設計考慮礦石中硬至堅硬，在孔徑80mm時，炮孔排距需小于、等于最小抵抗線，取2m比較經濟合理。

3、孔間距

(1)孔底距a：用最小抵抗線和深孔密集系數來確定。

a＝mW＝1.0～1.25×2.0＝2.0～2.5m，設計取2.4m左右。

(2)孔口距a1：上向扇形孔孔口距根據鉆機施工要求確定，a1≥0.2m。

由于拉槽區(qū)夾制性很大，按照羅河鐵礦經驗，拉槽區(qū)抵抗線為排孔抵抗線的0.6～0.8倍，拉槽抵抗線為1.5m，孔距略大于抵抗線時，拉槽效果較好。

在33m高分段對稱拉槽設計中，抵抗線在前幾排時取小值，為1.5～1.6m，在拉槽逐步抬高，爆破夾制性有所改善后，抵抗線放大至1.8m，孔距由于切割巷道寬度限制，孔距為1.7m。拉槽平面、剖面、炮孔排面圖，以及各排孔鉆孔參數，采用對稱拉槽的方式，對稱中間處由于鉆機施工困難，需人工挑頂2.5m高。

設計方案確定后進行爆破進行強制拉槽爆破。

實施例3

實際爆破方案如下：

拉槽中心設計為出礦進路與聯道南切割巷中心線十字交叉點。

拉槽中心線處小機炮掘，確保第一序列爆破效果。

中深孔鑿巖機位共22個，兩側對稱各布置11個。如鉆孔角度較小，開孔困難時，放樣后用小機炮掘反契形，提高開孔精度。

爆破采取對稱爆破，松動出礦采區(qū)四面松動出礦，以露出眉線口為原則。

本拉槽設計2米，設計拉槽孔總進尺5296.4米，成槽體積為9048立方米，折算礦石量33025噸；設計炸藥量26448.6kg，切割爆破單耗炸藥0.8009kg/t。

切割巷拉槽穿爆設計一覽表

各炮孔排面10參數如下：

第一次爆破：

第二次爆破：

第三次爆破：

第四次爆破：

第五次爆破：

第六次爆破：

第七次爆破：

第八次爆破：

第九次爆破：

通過9次爆破后，空區(qū)采用三維激光掃描儀測量結果，沿著采場橫剖面8和采場縱剖面9進行掃描測量，如圖9、圖10所示，橫縱剖面顯示采場高度為31.6m，寬度為17.9m，遠超過了30m的高度。爆破效果基本達到設計要求。

本方案可以不施工切割井的情況下，直接采用上向深孔強制拉槽，為后續(xù)采場大規(guī)模落礦創(chuàng)造條件。降低施工切割井的成本和安全風險，，可以獲得超高度的采區(qū)，減少現場施工的工序，降低管理成本。

以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，在不背離本發(fā)明的精神或者基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發(fā)明。附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實施方式之一，實際的結構并不局限于此，權利要求中的任何附圖標記不應限制所涉及的權利要求。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經創(chuàng)造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本專利的保護范圍。此外，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，在元件前的“一個”一詞不排除包括“多個”該元件。產品權利要求中陳述的多個元件也可以由一個元件通過軟件或者硬件來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。