1.本發(fā)明涉及礦石開采方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法。

背景技術(shù)：

2.切割天井是為井下采礦爆破擴(kuò)槽提供補(bǔ)償空間的最重要手段，廣泛應(yīng)用在分段空場采礦法、無底柱分段崩落采礦法及“v型”塹溝拉底等上向扇形中孔爆破中。切割天井施工常采用的施工方法有普通法、吊罐法、一次爆破成井法、切割天井鉆機(jī)擴(kuò)刷法。普通法施工切割天井，工作條件差，勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全性低；吊罐法施工切割天井，需上水平具備施工吊罐孔條件，輔助工作量大，安全性低；一次爆破成井法，鉆孔工作量大，孔間距小，相鄰鉆孔易串通，要求鉆孔精度高，施工成本高，不適用于礦巖較破碎礦山；切割天井鉆機(jī)擴(kuò)刷法，施工準(zhǔn)備工作量大，切割天井鉆機(jī)體型大，要求巷道斷面大，不適用于小斷面巷道的礦山。無論用上述哪一種方法，切割天井由于是豎直向上的天井，施工難度大、安全性差。

3.例如中國發(fā)明專利授權(quán)公告號(hào)cn105178961b公開了一種寬大采場深孔鑿巖階段空場嗣后充填采礦法，包括2）采準(zhǔn)：采準(zhǔn)工程主要有通風(fēng)天井、礦石溜井、受礦巷道、出礦進(jìn)路、出礦巷道、鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道和深孔鑿巖硐室；（3）切割：切割天井、塹溝拉底巷道（即受礦巷道），該專利就是需要切割天井來爆破擴(kuò)槽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

4.基于切割天井的弊端，申請人嘗試用一種新的方法來實(shí)現(xiàn)爆破擴(kuò)槽，替代切割天井，這是之前人們沒有想過的，是一種新的技術(shù)路線，申請人為此做出了嘗試，最終得到本發(fā)明的技術(shù)方案。

5.本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的利用切割天井來爆破擴(kuò)槽施工難度大、安全性差，為此提供一種施工效率高、安全性好、準(zhǔn)備工作量小、成本低、適用性強(qiáng)的利用井下鑿巖臺(tái)車施工切割槽替代切割天井來爆破擴(kuò)槽的施工方法。

6.為了規(guī)避切割天井豎直向上帶來的缺陷，申請人另辟蹊徑，嘗試在鑿巖硐室完成后，在鑿巖硐室的一側(cè)施工切割槽硐室，在擴(kuò)槽處施工與鑿巖硐室垂直的切割槽硐室，切割槽硐室上方施工上向扇形壓頂擴(kuò)槽孔，擴(kuò)槽炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥，采用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管起爆，利用切割槽硐室替代切割天井完成爆破擴(kuò)槽，爆破人員不需要在天井下方作業(yè)，掘進(jìn)及鉆孔均采用機(jī)械化設(shè)備施工，機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、施工效率高、安全性好、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益顯著。

7.切割槽硐室替代切割天井的本質(zhì)是將施工難度大、安全性差的豎直向上的天井改進(jìn)為施工方便、安全性好的坑道，利用切割天井進(jìn)行爆破擴(kuò)槽的設(shè)計(jì)方案如圖1所示，切割天井1位于鑿巖硐室2中間，在切割天井內(nèi)形成上向扇形中孔3，側(cè)崩排孔4位于上向扇形中孔兩側(cè)，利用切割槽硐室進(jìn)行爆破擴(kuò)槽的設(shè)計(jì)方案如圖2所示，兩者主要區(qū)別在于切割天井位于擴(kuò)槽孔中部，而切割槽硐室位于擴(kuò)槽孔一側(cè)，其爆破夾制性更大。針對(duì)切割槽硐室爆破

擴(kuò)槽夾制性大、擴(kuò)槽孔底易衰減等難題，進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，其主要步驟有：確定攻關(guān)目標(biāo)，制定設(shè)計(jì)方案，將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果優(yōu)化設(shè)計(jì)并形成示范工藝。

8.一是確定攻關(guān)目標(biāo)：分段空場采礦法、無底柱分段崩落采礦法及“v型”塹溝拉底等廣泛應(yīng)用的切割天井爆破擴(kuò)槽，其擴(kuò)槽高度通常在8～12米之間，寬度通常在3米左右，因此將擴(kuò)槽高度達(dá)12米、寬度達(dá)3米作為切割槽硐室爆破擴(kuò)槽攻關(guān)目標(biāo)。

9.二是制定設(shè)計(jì)方案：（1）切割槽硐室設(shè)計(jì)方案：順利完成爆破擴(kuò)槽的核心是擴(kuò)槽孔具有足夠的爆破補(bǔ)償空間，切割槽硐室的作用就是為爆破提供補(bǔ)償空間，因此切割槽硐室設(shè)計(jì)至關(guān)重要。根據(jù)冶金工業(yè)出版社的《放礦理論基礎(chǔ)》，崩落礦巖產(chǎn)生的碎脹稱為一次松散，一次松散系數(shù)為1.15～1.25，為確保礦巖爆破碎脹發(fā)生一次松散后有足夠補(bǔ)償空間，爆破補(bǔ)償系數(shù)應(yīng)大于礦巖一次松散系數(shù)。利用切割天井提供擴(kuò)槽爆破補(bǔ)償空間已得到廣泛應(yīng)用，充分驗(yàn)證了補(bǔ)償系數(shù)不小于1.25時(shí)，可達(dá)到良好的爆破擴(kuò)槽效果。切割槽硐室位于擴(kuò)槽孔一側(cè)，其爆破夾制性更大，夾制性增大或?qū)е驴椎姿p，孔底衰減將造成擴(kuò)槽高度不夠，攻關(guān)目標(biāo)為擴(kuò)槽高度達(dá)12米、寬度達(dá)3米，為減小夾制作用，按補(bǔ)償系數(shù)不小于1.3進(jìn)行設(shè)計(jì)，切割槽硐室寬度超出擴(kuò)槽邊孔50厘米，長度超出擴(kuò)槽孔底1米～1.5米，切割槽硐室與水平面的傾角根據(jù)掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車設(shè)備性能盡可能增大，以減小擴(kuò)槽面積增大補(bǔ)償系數(shù)。因此，設(shè)計(jì)切割槽硐室寬度為4米（3+0.5

×

2），高度根據(jù)鉆孔鑿巖臺(tái)車作業(yè)參數(shù)確定為4米，長度為13.5米（12+1.5），方位角為與鑿巖硐室方位呈90度，傾角為掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車可施工的最大傾角，如圖2所示。

10.（2）布孔設(shè)計(jì)方案：以切割槽硐室為爆破自由面，設(shè)計(jì)上向扇形中孔作為擴(kuò)槽孔進(jìn)行爆破壓頂，采用雙機(jī)心布置，擴(kuò)槽孔排距1米，擴(kuò)槽寬度3米，炮孔直徑60毫米，孔底距1米～1.3米，孔深根據(jù)擴(kuò)槽高度12米界線確定，如圖2所示。

11.（3）爆破設(shè)計(jì)方案：炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥，孔底和孔口分別裝入起爆彈，起爆彈內(nèi)裝入毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，堵塞長度30～40厘米，每兩排為一個(gè)段次，通常三個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間，為后續(xù)爆破提供更充足的補(bǔ)償空間，爆破設(shè)計(jì)方案如圖3所示。經(jīng)驗(yàn)算，爆破補(bǔ)償系數(shù)為1.35》1.3，炮孔裝藥系數(shù)約70%，炸藥單耗約1.35kg/t。

12.三是進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)在某礦-640m中段和-690m中段分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)擴(kuò)槽高度8米和12米的現(xiàn)場爆破試驗(yàn)，在鉆鑿擴(kuò)槽孔過程中，鑿巖鉆機(jī)因無法施工切割槽硐室處小傾角扇形底孔而形成三角柱，擴(kuò)槽高度8米試驗(yàn)未對(duì)該三角柱進(jìn)行特殊處理，擴(kuò)槽高度12米試驗(yàn)采用掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車在三角柱內(nèi)鉆鑿若干掘進(jìn)炮孔，并進(jìn)行爆破預(yù)處理，試驗(yàn)主要數(shù)據(jù)如表1所示。試驗(yàn)表明，三角柱的處理對(duì)擴(kuò)槽孔底衰減有很大影響，施工掘進(jìn)炮孔進(jìn)行爆破預(yù)處理能有效避免擴(kuò)槽孔底衰減；采取的切割槽寬度超出擴(kuò)槽邊孔50厘米、長度超出擴(kuò)槽孔底1米～1.5米、每三個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段等減小夾制性的措施取得良好效果。

13.由此得到本發(fā)明的技術(shù)方案是：井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，包括以下步驟：（1）、施工切割槽硐室：以鑿巖硐室至少一側(cè)為擴(kuò)槽處，在擴(kuò)槽處采用鑿巖臺(tái)車施工與鑿巖硐室垂直的切割槽硐室，所述切割槽硐室的寬度超出擴(kuò)槽處50厘米，長度超出擴(kuò)槽處1米～1.5米，高度4米，與水平面具有夾角；（2）、布孔：以切割槽硐室為爆破自由面，設(shè)計(jì)上向扇形中孔作為擴(kuò)槽孔進(jìn)行爆破壓頂，采用雙機(jī)心布置，擴(kuò)槽孔排距1米，擴(kuò)槽寬度3米，炮孔直徑60毫米，孔底距1米～1.3米，孔深根據(jù)擴(kuò)槽高度界線確定；（3）、爆破：所述炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥，孔底和孔口分別裝入起爆彈，所述起爆彈內(nèi)裝入毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，所述毫秒延期導(dǎo)爆管雷管堵塞長度30～40厘米，每兩排炮孔為一個(gè)段次，多個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間。

14.上述方案的改進(jìn)是在步驟（2）中，在所述切割槽硐室與擴(kuò)槽底孔形成的三角柱內(nèi)施工掘進(jìn)炮孔進(jìn)行爆破預(yù)處理。

15.上述方案中所述切割槽硐室有一個(gè)，擴(kuò)槽高度不大于12米。

16.上述方案中所述切割槽硐室有兩個(gè)，分別位于鑿巖硐室的兩側(cè)，擴(kuò)槽高度不大于15米。

17.上述方案中所述切割槽硐室的斷面4米

×

4米。

18.上述方案中所述炮孔的裝藥系數(shù)是70%。

19.上述方案中所述多個(gè)段次為三個(gè)段次。

20.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：1、與切割天井爆破擴(kuò)槽相比，爆破作業(yè)人員不需要在天井下方進(jìn)行裝藥，爆破作業(yè)防護(hù)量更少，作業(yè)更安全。

21.2、切割槽硐室采用鑿巖臺(tái)車施工，機(jī)械化程度高，安全性好。

22.3、切割槽硐室長度、傾角及斷面尺寸可根據(jù)布孔方案確定，也可根據(jù)實(shí)際情況選擇布置單側(cè)或雙側(cè)切割槽硐室，靈活多變，適用性強(qiáng)。

23.4、在鑿巖臺(tái)車施工鑿巖硐室時(shí)便可一同施工切割槽硐室，準(zhǔn)備工作少，施工成本低。

24.5、鑿巖臺(tái)車施工效率高，施工成本降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

附圖說明

25.圖1a為切割天井的爆破擴(kuò)槽i-i剖面圖；圖1b為圖1a的

ⅱ?ⅱ

剖面圖；圖1c是圖1a的

ⅲ?ⅲ

剖面圖；圖2a是本發(fā)明的切割槽硐室爆破擴(kuò)槽i-i剖面圖；

圖2b是圖2a的

ⅱ?ⅱ

剖面圖；圖2c是圖2a的

ⅲ?ⅲ

剖面圖；圖3是本發(fā)明的單側(cè)切割槽硐室爆破擴(kuò)槽爆破設(shè)計(jì)示意圖；圖4是本發(fā)明的炮孔裝藥示意圖；圖5a是本發(fā)明的雙側(cè)切割槽硐室爆破擴(kuò)槽爆破設(shè)計(jì)示意圖；圖5b是圖5a的i-i剖面圖；圖中：1、切割天井，2、鑿巖硐室，3、上向扇形中孔，4、側(cè)崩排孔，5、切割槽硐室，6、三角柱；7、掘進(jìn)炮孔，8、炮泥，9、多孔粒狀銨油炸藥，10、毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，11、導(dǎo)爆管，12、起爆彈，ms1、1段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管， ms3、3段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms6、6段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms8、8段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms12、12段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms14、14段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管。

具體實(shí)施方式

26.下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

27.在擴(kuò)槽處施工切割槽硐室5，方位為與鑿巖硐室垂直，寬度超出擴(kuò)槽邊孔50厘米，斷面4米

×

4米，長度超出擴(kuò)槽孔底1米～1.5米；

⑵

在切割槽硐室上方施工上向扇形壓頂擴(kuò)槽孔即上向扇形中孔3，擴(kuò)槽孔排距1米，擴(kuò)槽寬度3米，炮孔直徑60毫米，孔底距1米～1.3米，在切割槽硐室與擴(kuò)槽底孔形成的三角柱6內(nèi)施工掘進(jìn)炮孔7進(jìn)行爆破預(yù)處理，如圖2a、2b、2c所示；（3）炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥9，孔底和孔口分別裝入起爆彈12，起爆彈內(nèi)裝入毫秒延期導(dǎo)爆管雷管10，堵塞長度30～40厘米，導(dǎo)爆管11是毫秒延期導(dǎo)爆管雷管的腳線，每兩排為一個(gè)段次，每三個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間，為后續(xù)爆破提供更充足的補(bǔ)償空間，如圖3、4所示，其中ms1表示1段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms3表示3段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms6表示6段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms8表示8段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms12表示12段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，ms14表示14段毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，；

⑷

經(jīng)驗(yàn)算，補(bǔ)償系數(shù)隨著擴(kuò)槽高度增大而減小，當(dāng)擴(kuò)槽高度12米時(shí)計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)約1.35，因此上述設(shè)計(jì)方案適用于擴(kuò)槽高度不大于12米情形?？刹扇‰p側(cè)切割槽設(shè)計(jì)以增大補(bǔ)償系數(shù)，實(shí)現(xiàn)更高要求的爆破擴(kuò)槽，因鉆孔隨深度增加偏斜增大，且爆破夾制性增大，擴(kuò)槽高度不宜超過15米，設(shè)計(jì)方案如圖5a、5b所示。

28.本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)1、切割槽硐室與鑿巖硐室垂直，寬度超出擴(kuò)槽邊孔50厘米，長度超出擴(kuò)槽孔底1米～1.5米。

29.2、在切割槽硐室與擴(kuò)槽底孔形成的三角柱內(nèi)，施工掘進(jìn)炮孔進(jìn)行爆破預(yù)處理，有效避免擴(kuò)槽孔底衰減。

30.3、根據(jù)掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車設(shè)備性能，盡可能增大切割槽硐室傾角以減小擴(kuò)槽面積增大補(bǔ)償系數(shù)，并驗(yàn)算設(shè)計(jì)方案補(bǔ)償系數(shù)，確保不小于1.3。

31.4、上向扇形擴(kuò)槽（中）孔采用雙機(jī)心布孔設(shè)計(jì)，孔徑60毫米，排距1米，孔底距1～

1.3米，擴(kuò)槽寬度3米，孔深一般超側(cè)崩排孔0.5米。

32.5、采用毫秒延期雷管實(shí)現(xiàn)一次爆破擴(kuò)槽，每兩排為一個(gè)段次，通常三個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間，為后續(xù)爆破提供更充足的補(bǔ)償空間。

33.6、采用單側(cè)切割槽進(jìn)行爆破擴(kuò)槽，擴(kuò)槽高度不大于12米；采用雙側(cè)切割槽進(jìn)行爆破擴(kuò)槽，擴(kuò)槽高度不大于15米。技術(shù)特征：

1.井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，包括以下步驟：（1）、施工切割槽硐室：以鑿巖硐室至少一側(cè)為擴(kuò)槽處，在擴(kuò)槽處采用鑿巖臺(tái)車施工與鑿巖硐室垂直的切割槽硐室，所述切割槽硐室的寬度超出擴(kuò)槽處50厘米，長度超出擴(kuò)槽處1米～1.5米，高度4米，與水平面具有夾角；（2）、布孔：以切割槽硐室為爆破自由面，設(shè)計(jì)上向扇形中孔作為擴(kuò)槽孔進(jìn)行爆破壓頂，采用雙機(jī)心布置，擴(kuò)槽孔排距1米，擴(kuò)槽寬度3米，炮孔直徑60毫米，孔底距1米～1.3米，孔深根據(jù)擴(kuò)槽高度界線確定；（3）、爆破：所述炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥，孔底和孔口分別裝入起爆彈，所述起爆彈內(nèi)裝入毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，所述毫秒延期導(dǎo)爆管雷管堵塞長度30～40厘米，每兩排炮孔為一個(gè)段次，多個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間。2.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，在步驟（2）中，在所述切割槽硐室與擴(kuò)槽底孔形成的三角柱內(nèi)施工掘進(jìn)炮孔進(jìn)行爆破預(yù)處理。3.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，所述切割槽硐室有一個(gè)，擴(kuò)槽高度不大于12米。4.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，所述切割槽硐室有兩個(gè)，分別位于鑿巖硐室的兩側(cè)，擴(kuò)槽高度不大于15米。5.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，所述切割槽硐室的斷面4米

×

4米。6.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，所述炮孔的裝藥系數(shù)是70%。7.如權(quán)利要求1所述的井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，其特征是，所述多個(gè)段次為三個(gè)段次。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了井下鑿巖臺(tái)車掘進(jìn)切割槽替代切割天井?dāng)U槽的施工方法，包括以下步驟：以鑿巖硐室至少一側(cè)為擴(kuò)槽處，在擴(kuò)槽處采用鑿巖臺(tái)車施工與鑿巖硐室垂直的切割槽硐室；以切割槽硐室為爆破自由面，設(shè)計(jì)上向扇形中孔作為擴(kuò)槽孔進(jìn)行爆破壓頂；所述炮孔內(nèi)裝入多孔粒狀銨油炸藥，孔底和孔口分別裝入起爆彈，所述起爆彈內(nèi)裝入毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，所述毫秒延期導(dǎo)爆管雷管堵塞長度30～40厘米，每兩排炮孔為一個(gè)段次，多個(gè)段次后進(jìn)行一次跳段以增加延期時(shí)間。本發(fā)明的有益效果是與切割天井爆破擴(kuò)槽相比，爆破作業(yè)人員不需要在天井下方進(jìn)行裝藥，爆破作業(yè)防護(hù)量更少，作業(yè)更安全；采用鑿巖臺(tái)車完成切割槽硐室施工，機(jī)械化程度高、成本低、安全性好。安全性好。安全性好。

技術(shù)研發(fā)人員：潘敏 蘇衛(wèi)宏 董世華 古緒球 楊金謀 劉形林 盛歡 謝經(jīng)鵬

受保護(hù)的技術(shù)使用者：銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.03.26

技術(shù)公布日：2022/7/1