補償空間

補償空間是指在礦塊中開鑿的用於容納被爆破礦石碎脹出的體積的空間。礦牀地下開採中，由於礦巖的碎脹性，在爆破自由面處開鑿的足夠用來容納爆碎岩石的空間。常用拉底和拉切割槽兩種方法形成 ^[1]  。

補償空間按形狀分為硐室型和細長型兩種。前者用於被爆破礦石的穩固性較好時，這種補償空間的體積多按使被爆破礦石能自由碎脹去確定；後者用於被爆破礦石的穩固性較差時，這種補償空間的體積多按被爆破礦石的碎脹能處於受擠壓狀態去確定。補償空間按佈置形式分為水平佈置的和垂直佈置的兩種。前者與水平層回採落礦配套便用。後者與垂直層回採落礦配套使用。垂直佈置的硐室型補償空間對礦石穩固性差的適應能力比水平佈置的要強。垂直佈置的硐室型補償空間的形成方法，是首先拉出切割槽，然後用上向中深孔或探孔將切割槽擴寬。水平佈置的硐室型補償空間的形成方法足；當補償空間低於4m左右時，先用淺眼拉底，然後用淺眼挑頂；當補償空間更高時，先拉切割槽，然後用中深孔擴寬切割槽 ^[2]  。

1.淺眼留礦法

這是很多中小型金屬礦山常用的一種開鑿方法，結合中厚以下急傾斜礦體回採，劃分礦房與礦柱，先用淺眼留礦法回採礦房，然後用中深孔一次性爆破回收各種礦柱。而階段礦房法應用此技術時，則或在礦房中部或在礦房一側佈設淺眼落礦採場：其長度為階段礦房法的寬度；採場寬度應大於3～5m；高度與階段礦房法崩落高度一致；採場底部出礦結構與階段礦房法相同；另需在採場兩端各掘一條採準、通風天井和相應採場聯絡道。淺眼留礦法分層回採，分層高2～3 m；採下礦石後需從底部放出1 /3礦石，以保證採場有1. 7 m以上作業空間；採完出淨後留下的空區即是礦房大爆破補償空間。

這裏需注意:一是採切工程設計要合理；二是採場聯絡道相互錯開；三是採場礦壁要直立，超欠挖不大於0. 5 m；四是採場規格要整齊，所以回採落礦應重視質量，加強測量管理工作。

2.VCR法

VCR法是20 世紀70 年代加拿大某礦山回採礦壁時發明的一種新型空場採礦法，即球型藥包倒漏斗後退式爆破回採法。根據利文斯頓漏斗爆破理論，把長度與直徑之比小於6. 0的短柱狀藥包可視為當量球形藥包。所以，在階段礦房法中可用此法從底部結構開始往上逐層爆破至礦房回採結束，此乃VCR法。使用此法需要高威力乳化炸藥，這就增大作業成本與管理難度。為降低成本也可用少量乳化炸藥自下而上逐層爆破形成一個切割槽，即爆破補償空間，然後用普通炸藥再行大爆破。

其中要領:第一， VCR 法布孔有別於礦房爆破的一般深孔；第二，每次落礦高度有嚴格要求，爆前應檢查每個炮孔實際高度，再決定該孔裝藥量； 第三，底部出淨礦石後再進行下一次爆破作業；第四，每次爆破應有設計，且嚴格按規程操作，不能產生拒爆現象，若發生處理非常困難，處理不好前功盡棄。

3.分段中深孔擴槽法

此法也叫一次成井法，是陝西省略陽縣楊家壩鐵礦與馬鞍山礦山研究院於20世紀90年代初研究成功的一種方法。為回採急傾斜厚大鐵礦採用無底柱分段崩落法，段高12m，間距12m，若用普通法掘進天井施工強度大，難度也大，作業時間長，與生產要求不配套，於是應用中深孔分段微差爆破法以中心孔為自由面利用17個炮孔爆破形成2m×2m切割天井，再以此天井為中心左右各3排，後2排與天井一起同時分段爆破而形成長12 m，寬3. 5～4. 0 m切割槽。此法滿足了該礦生產技術要求，而我們應用時要幾個分段同時使用才達目的。這樣一來，增加了掘進工程量和生產難度。

楊家壩鐵礦實踐證明，此法形成切割槽形狀雖不十分規則，但完全可以保證切割效果。適用於中等硬度礦巖， f = 8～10左右效果最好；過硬效果很不理想；過軟炮孔容易變形，無法保證裝藥和爆破效果；礦巖裂隙太大或太多，也會大大降低鑿巖和爆破效果。

4.普通天井擴槽法

這是階段礦房法中最常用且比較簡單的一種方法。它在礦房中央或一端自下而上用普通天井掘進至礦房頂端，若是深孔礦房需與頂部鑿巖硐室貫通，然後用深孔擴槽爆破而形成爆破補償空間；若是分段中深孔，即在分段鑿巖巷道內垂直礦房再拉開鑿巖巷道至礦房邊界，以天井為自由面鑽鑿垂直上向平行中深孔爆破，分段爆破後形成一個礦房全高的中深孔爆破補償空間。

這裏主要問題是普通掘進天井法速度慢，耗材多，成本高，安全性稍差，一般掘通一條40～50 m高的天井需時一個月以上；如果不是貫通天井，通風效果差，低氣壓天氣容易炮煙中毒。所以，普通掘進天井法加強局部通風非常重要。

5.吊罐天井擴槽法

此法的開鑿方式、掘進順序和擴槽方法與普通天井擴槽法一模一樣，主要區別是用吊罐掘進天進速度快，通風好，且安全性也好些。但本法必須滿足下面幾個條件:一是天井上方應有貫通的巷道如深孔鑿巖硐室；二是礦房底部結構具有出礦能力；三是自上而下或自下而上需鑽鑿一個直徑100 mm以上垂直孔，偏斜少於3°～5°，可上下連通鋼絲繩。如礦山或礦房使用深孔大爆破已經具備這幾個條件，即可以使用吊罐法掘進天井。

其關鍵技術：一是導向孔非常垂直，否則鋼絲繩磨損嚴重，偏斜過大該孔作廢；二是天井鑿巖時掏槽爆破的4個佈置於大孔旁邊的炮眼要合理，避免導向孔擠死堵塞；三是若發生堵塞事故，先用水衝，後小炮震動，都無效則需用鑽機解決。

6.鑽機天井擴槽法

自1962年美國羅賓斯公司生產天井鑽機以來，許多國家都引進或仿製。近年來，由於刀具和設備不斷改進，國外使用礦山日益增多。西方國家此類鑽機已增至數百台，累計進尺約幾十萬米。我國已有20多個礦山在應用，總進尺超萬米。鑿孔直徑一般為0. 5～2. 0 m。鑽進方式有兩種:一種是上擴法，鑽機安裝於上水平，用牙輪鑽頭向下鑽鑿導向孔，與下部中段貫通後，換上擴孔鑽頭自下而上擴至上部水平；另一種為下擴法，其作業程序與上述相反。孔深一般為30～50 m。該法要求上下要有貫通通道，優點是井壁穩定與光滑，通風阻力小；作業安全，勞動強度小；掘進速度快，工效高。缺點為設備投資和生產成本較高，為此，一般礦山多用於掘進通風井，在階段礦房法中作為天井擴槽爆破未見使用 ^[3]  。