李朋朋
中煤第七十一工程处有限责任公司 安徽宿州 234000
摘要：目前，国内钢铁市场低迷，如何减少采切比、有效控制矿石的贫化及损失、降低综合成本，是矿山企业的重中之重，也是现在矿山企业能否生存的关键因素。目前，国内钢铁市场低迷，如何减少采切比、有效控制矿石的贫化及损失、降低综合成本，是矿山企业的重中之重，也是现在矿山企业能否生存的关键因素。
关键词：铁矿深部开采；切割巷；中深孔施工；工艺优化
1、传统切割工程现状
1.1切割巷+切割井简述
切割工程是为开辟最初回采工作面和落矿补偿空间而掘进的工程，无论采用何种采矿方法，切割工程都是开采最关键的回采环节之一。梅岭南矿区采用无底柱分段崩落法采矿，该方法虽然具有采矿量大，机械程度高等优点，但由于梅岭南矿区矿体水平及垂直方向上分支、复合、尖灭再现等情况反复出现，为降低采场两率，势必会造成切割巷、切割井工程量较多。梅岭南矿区原有切槽方式“切割巷+切割井”方案，在240分层3~5号进路进行了拉槽工程实践。先施工切割巷和切割井后，再在切割巷上实施中深孔切割拉槽。
1.2切割巷+切割井参数
切割巷施工完成后，选取围岩稳定位置施工断面为1.5×1.5m的切割天井，切割天井的位置往往由于进路端部破碎严重而无法选取，在切割巷的中深孔拉槽过程中，还会经常出现拉槽宽度不够，导致进路无法正常爆破。切割巷加切割井的拉槽方法在一定程度上制约了进路正排中深孔排面爆破，没有切割工程的自由面，在无底柱分段崩落法的采矿工程实施中就会停滞不前。在经过大量研究及现场论证后，一种因地制宜的拉槽方法势必会解决实际问题。
2、中深孔斜孔拉槽的应用
2.1斜孔拉槽的提出
该种拉槽方案即在每一回采进路端部利用中深孔钻机的倾斜能力施工数排不同角度排面的扇形炮孔，以水平进路本身的空间为爆破补偿空间，通过由低到高，由小角度到大角度逐排爆破，依次互补作为补偿空间，最后形成全高度全断面的自由空间，即形成切割槽。斜拉槽炮孔布置方式，前面7~10排炮孔排与排、孔与孔成扇形布置，切槽爆破安排分段，由低到高逐段爆破巷道。
2.2斜孔拉槽参数的获取
中深孔斜孔拉槽参数，不像以往进路正排面中深孔参数一样，可以在2维坐标上获得，由于钻孔倾斜角度不一，无论在那一个平面的投影长度都与实际长度不符，但借助3Dmine软件可以在三维空间得出所需参数进路斜孔拉槽参数，炮孔参数共布置7排前倾斜孔，排距0.6m，各排孔交错布置，单排6~7个炮孔，单进路斜孔拉槽中深孔工程量484.65米，经统计，完成上述钻工施工需耗时86.77小时（包含搬运钻机时间）。
3、铁矿深部开采切割巷中深孔施工工艺优化
七角井铁矿深部开采由山东冶金院设计，采用皮带斜井、竖井联合开拓，由中国华冶科工集团有限公司和金诚信矿业管理股份有限公司联合建设。深部开拓自２０１０年６月开始基建，２０１４年１０月１日完成皮带斜井及井下溜破运输系统施工，投入运营。七角井铁矿深部开采铁矿石地质储量剩余８４０８万ｔ，平均品位ＴＦｅ３２．５８％，设计服务年限１８．９ａ，达产第１年为２５０万ｔ，以后１２．３ａ为３６０万ｔ，后期５．６ａ为３００万ｔ。２０１３年１０月，中国华冶科工集团有限公司承接了基建期采矿任务，２０１４年８月，中国华冶科工集团有限公司与肃北县博伦矿业开发有限责任公司签订了长达５ａ的包采合同，采矿区段为１３＃～２１＃勘探线。该区段内矿体倾角５２°～５５°，矿体水平厚度８～２０ｍ，主要为中厚矿体，个别地段为厚矿体，设计规划阶段高度６５ｍ，分别为２２１５ｍ中段、２１５０ｍ中段、２０２０ｍ中段，分段高度１５ｍ，主要采用分段凿岩、阶段出矿的阶段空场法，局部尾矿采用浅孔留矿法开采。为大幅度降低该矿山生产成本，本研究对切割槽中深孔施工工艺进行优化。
3.1采切工程布置
采用退采的施工工艺在各中段最后１个分层布置脉外巷、出矿进路，其余各分层不设计脉外巷。采准工程沿矿体走向布置，采切工程主要有：①堑沟，布置于各中段最后１个分层矿体下盘矿岩接触带位置，施工时确保矿体面积占巷道断面积的１／３～１／２，以利于布置炮孔；②出矿进路，布置于各中段最后１个分层拉底巷与出矿平巷之间，一般与出矿平巷斜交约５０°或垂直布置，出矿进路的长度应满足铲运机出矿要求；③出矿平巷，布置于各中段最后１个分层，距矿体１０～１５ｍ位置，基本平行于堑沟布置，沿矿体走向施工并根据矿体变化调整；④分段凿岩巷，布置于各分段下盘矿岩接触带位置；⑤切割巷，布置于采场退采方向的起始侧；⑥人行联络巷，布置于间柱位置，与凿岩巷、下盘沿脉巷相通，为采场回采时的人行、通风通道；⑦溜井，各中段每２００ｍ布置一阶段溜井，以满足各中段的出矿任务；⑧探矿巷，偶尔与联络巷同属１条巷道，要求穿过矿体上盘，兼作探矿之用，探矿巷布置于各分段，对于矿体较厚的采场，宜分层布置双凿岩巷。
3.2切割巷中深孔施工工艺优化
3.2.1切割巷中深孔施工工艺。由于ＹＧＺ-９０钻机操作方便、成本较低，因而当前国内冶金矿山大都采用该型钻机施工中深孔。由于切割槽爆破效果的优劣直接影响整个采场的落矿效果，故而往往垂直于切割巷布置切割巷排位。因矿体一般有一定的倾角，切割巷需施工超出矿体下盘矿岩界线一定长度。切割巷中深孔排位布置完毕后，即可设计中深孔，中深孔排面一般垂直于切割巷向上呈伞形布置。
3.2.2工艺优化。按常规设计，在退采时，为减少采切工程量，不设置脉外巷。在布置切割巷时，垂直于矿体施工至下盘，需超过下盘矿岩界线一定长度（具体数值视矿体倾角而定），２２０３ｍ水平Ｓ２１４采场切割巷布置如图1（ａ）所示。切割巷优化后，垂直于矿体施工至下盘、上盘矿岩接触处即可，不必穿过下盘矿岩界线，在一定程度上缩短了切割巷施工长度，２２０３ｍ水平Ｓ２１４采场切割巷优化后布置如图1（ｂ）所示。常规设计时切割巷布置排位垂直于切割巷布置，２２０３ｍ水平Ｓ２１４采场切割巷排位布置见图2（ａ）。对切割巷排位进行优化，排位靠近矿体下盘沿切割巷布置，２２０３水平Ｓ２１４采场优化后的切割巷排位布置见图2（ｂ）。
图1 Ｓ２１４ 采场切割巷布置
图2 Ｓ２１４ 采场切割巷排位布置
切割巷排位优化后，根据２２０３ｍ水平与上一分层的矿体情况、标高、脉内巷等基础资料，绘制出沿切割巷布置相应排位的矿体剖面图，在此基础上设计中深孔，２２０３ｍ水平Ｓ２１４采场Ｓ６中深孔设计如图3所示。在中深孔施工时，将ＹＧＺ-９０钻机旋转９０°即可，且Ｓ３～Ｓ７排面的孔号角度一致，以便落矿时进行微差爆破。
图 3 Ｓ２１４ 采场切割槽 Ｓ６ 排中深孔设计
4、结语
在七角井铁矿深部开采施工过程中，在采用退采方式的基础上，对采场切割槽施工工艺及中深孔施工工艺进行了优化，加快了施工进度（每个采场切割槽缩短施工平均约１０ｍ），降低了投资成本，有效控制了矿石的贫化与损失，对于类似矿山有一定的借鉴价值。
参考文献：
［1］李胜辉，杨闯．司家营铁矿中爆破形成切割井的试验研究［Ｊ］．矿业工程，２０１１（４）：４６－４８．
［2］梁为民，王以贤，楮怀保，等．楔形掏槽炮孔角度对称性对掏槽效果影响研究［Ｊ］．金属矿山，２００９（１１）：２１－２４．
论文作者:李朋朋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/2
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