聊聊采矿：切割技术如何大显身手？——黑金刚播报
发布时间：
2025-11-17
切割工程：采矿方法的核心准备工序
（一）切割工程定义
在采矿方法体系里，切割工程起着至关重要的衔接作用，它是开拓、采准迈向回采的关键环节。其核心任务在于，在已经完成开拓和采准工作的矿块中，通过精心掘进一系列井巷工程，比如拉底巷道、切割槽等，巧妙构建起爆破自由面以及矿石放矿空间，从而为后续大规模的回采作业创造必不可少的条件。就拿 V.C.R 采矿法来说，在实际作业中，切割工程通过精准的拉底作业，在底部巧妙形成出矿堑沟，这一堑沟就像是为后续深孔爆破量身定制的 “能量缓冲带”，它能够确保爆破能量均匀地分布在矿体内，极大地提升了矿石的破碎效果，让采矿作业更加高效、安全。
（二）切割工程与采矿方法的协同关系
切割工程的设计绝非孤立存在，它紧密依赖于矿体赋存条件以及所选用的采矿方法。不同的矿体形态和采矿方法，对切割工程的要求大相径庭。当面对急倾斜厚矿体，采用阶段空场法进行开采时，就需要通过中深孔拉槽的方式，在矿体中形成垂直的自由面。这是因为急倾斜厚矿体的特性决定了，只有具备垂直自由面，才能在爆破时让矿石更好地破碎和滑落，便于后续的出矿作业。而对于缓倾斜矿体采用房柱法开采时，重点则更倾向于水平拉底空间的构建。因为缓倾斜矿体的矿石在重力作用下的运动方式与急倾斜矿体不同，水平拉底空间能够为矿石的开采和运输提供稳定的作业平台。
从核心逻辑来看，切割工程就是要依据回采工艺对自由面数量、位置以及补偿空间的具体需求，来精确确定切割井巷的规格、数量以及施工顺序。这些精心设计的切割工程，最终都是为了服务于后续的凿岩爆破、通风出矿等关键工序，确保整个采矿流程能够高效、顺畅地开展，实现矿产资源的安全、高效开采。
拉槽方式分类：从浅孔到深孔的技术演进
拉槽作为切割工程的核心环节，其技术的发展与创新直接关系到采矿效率与安全。从早期的浅孔拉槽法，到如今广泛应用的中深孔拉槽法，再到前沿的创新拉槽技术，每一次变革都推动着采矿业的进步，适应着不同矿体条件与开采需求。
（一）浅孔拉槽法：传统工艺的应用与局限
浅孔拉槽法是一种较为传统的拉槽工艺，在采矿历史中有着深厚的应用基础。其工艺以切割天井为关键支撑点，在实际操作时，将切割槽当作一个小型矿房，运用留矿法进行自下而上的分层上采作业。在这个过程里，切割天井不仅承担着通风的重任，保障井下作业环境的空气流通，还作为人员通行的重要通道，确保作业人员能够安全、便捷地在井下穿梭 。采下的矿石则顺着漏斗，顺利溜放到电耙巷道，当完成大量放矿作业后，切割槽便宣告成型，其宽度一般在 2.5～3m。
这种拉槽方法在保障槽体质量方面有着独特的优势，由于其分层细致、作业相对精准，能够较好地控制槽体的形状和规格，确保槽体的稳定性和完整性。然而，它的局限性也十分明显。在实际作业中，需要大量的人力进行矿石的搬运和处理，这使得劳动强度急剧增加，作业人员面临着繁重的体力劳动。而且，井下的作业环境通常较为恶劣，狭小的空间、潮湿的空气以及复杂的地质条件，都给作业人员的身体健康带来了潜在威胁。
从效率层面来看，浅孔拉槽法的单循环效率较低。由于其作业方式较为传统，每个循环所耗费的时间较长，难以满足大规模、高效率的采矿需求。在现代采矿业追求高效、安全、智能化的大背景下，浅孔拉槽法正逐渐被更为先进的技术所取代。不过，在一些小型矿山，由于其开采规模较小，设备和技术投入有限，或者在矿岩条件极为复杂，其他技术难以施展的场景中，浅孔拉槽法凭借其简单易操作、对设备要求低的特点，依然发挥着一定的作用 。
（二）中深孔拉槽法：规模化开采的主流选择
水平深孔拉槽技术是中深孔拉槽法中的一种重要工艺，其工艺原理基于 “先切底后爆破” 的创新理念。在具体实施过程中，首先要对槽底进行切开处理，这一步至关重要，它为后续的出矿作业奠定了坚实的基础，确保矿石能够顺利地从槽底运出。当槽底具备出矿条件后，便在切割天井内精心布置水平扇形中深孔。这些中深孔呈扇形分布，能够更有效地覆盖爆破区域，提高爆破效果。随后，通过分层爆破的方式，逐步构建起宽度在 5～8m 的切割槽。
这种拉槽技术在实际应用中展现出了诸多优势。由于其爆破夹制性小，在爆破过程中，矿石受到的周围岩体的约束较小，能够更充分地破碎，从而提高了矿石的开采效率和质量。而且，槽体的稳定性较高，这得益于其合理的爆破设计和施工工艺，能够有效减少对槽体周边岩体的破坏，保障了槽体在后续作业中的稳定性。在机械化凿岩设备的辅助下，水平深孔拉槽技术能够实现高效作业。机械化凿岩设备具有精准度高、速度快的特点，能够大大缩短施工周期，提高作业效率，特别适用于中厚矿体的高效开采。在新城金矿的阶段空场嗣后充填法中，就成功应用了水平深孔拉槽技术。通过该技术，显著提升了深孔爆破的补偿空间质量，使得爆破后的矿石能够更顺利地被采出，为矿山的高效生产提供了有力支持。
垂直深孔拉槽技术同样是中深孔拉槽法的重要组成部分，其作业方式与水平深孔拉槽技术有所不同。在施工时，先掘进一条切割巷道，这条巷道就像是为后续作业开辟的 “高速公路”，为各种设备和人员的通行提供了便利。在切割巷道内，施工人员会打上向平行中深孔，这些中深孔垂直向上，以切割天井作为自由面。在爆破时，根据实际情况，可以选择逐排爆破，即按照一定的顺序，一排一排地进行爆破；也可以采用多排同次爆破，将多排中深孔同时起爆，以提高爆破效率；甚至在一些条件允许的情况下，实现全部炮孔一次爆破，一次性完成切割槽的形成。
这种技术的灵活性体现在其能够根据矿体的硬度等物理性质，灵活调整爆破参数。对于硬度较大的矿体，可以适当增加爆破的能量和次数，确保矿石能够充分破碎；而对于硬度较小的矿体，则可以减少爆破强度，避免过度破碎造成资源浪费。在金属矿山的中深孔采场中，垂直深孔拉槽技术应用广泛。例如在一些大型铁矿的开采中，由于矿体规模较大，需要快速形成垂直自由面，以满足大规模回采的需求，垂直深孔拉槽技术就能够很好地胜任这一任务。通过合理的参数设计和施工工艺，它能够快速、高效地形成垂直切割槽，为后续的采矿作业创造良好的条件，成为了金属矿山开采中不可或缺的技术手段。
（三）创新拉槽技术：无切割井化与智能化方向
随着科技的飞速发展，采矿技术也在不断创新，上下向孔联合拉槽法便是其中的杰出代表。以专利技术 CN 111441774 B 为例，这种拉槽法通过上分层下向孔与下分层上向孔的巧妙协同爆破，打破了传统拉槽方法中必须依赖切割井的局限，实现了无切割井即可形成完整立槽的目标。
在面对破碎矿体时，传统的拉槽方法往往会遇到诸多难题。破碎矿体的稳定性差，施工切割井时，容易发生坍塌等安全事故，而且施工难度大，成本高昂。而上下向孔联合拉槽法则巧妙地避开了这些问题。它充分利用下部冒落区作为初始自由面，这不仅解决了自由面的问题，还减少了施工工序。通过分段爆破的方式，逐步拓展空间，使得切割槽能够安全、高效地形成。在新疆阿舍勒铜矿的应用中，上下向孔联合拉槽法取得了显著成效。在破碎矿体的开采中，该技术成功降低了施工成本，提高了开采效率，减少了安全隐患，为矿山的可持续发展提供了新的技术路径，代表了拉槽技术向安全、高效方向发展的重要突破，也为未来采矿技术的创新发展指明了方向。
采切比：衡量切割工程经济性的核心指标
（一）采切比的定义与计算方法
采切比作为采矿工程中一个至关重要的经济技术指标，它就像是一把精准的 “尺子”，能够精确地量化每采出单位矿石（吨 / 千吨 / 万吨）时，所需投入的采准切割巷道工程量。其计算公式为：
在这个公式里，∑L 代表的是采准切割巷道的总工程量，单位可以是米（m），用来衡量巷道的长度；也可以是立方米（m³），用于衡量巷道的体积 。而 T 则表示回采矿石的总量，单位通常是千吨（kt）或万吨。
由于在实际的采矿作业中，不同矿山所使用的巷道断面大小存在差异，这就如同不同的尺子刻度不同，会给采切比的比较带来困难。为了解决这个问题，行业内引入了 2m×2m 的标准断面作为换算基准。通过这个统一的标准，就可以将不同断面大小的巷道工程量进行标准化换算，使得不同矿山之间的采切比能够在同一尺度下进行公平、准确的横向对比，从而为矿山的经济分析和决策提供可靠的数据支持。
（二）采切比的工程意义与优化方向
采切比在采矿工程中具有举足轻重的意义，它是衡量采矿成本和经济效益的关键指标。从本质上讲，采切比反映的是采矿过程中掘进工程量与矿石采出量之间的比例关系。低采切比意味着在采出相同数量矿石的情况下，所需掘进的井巷工程量更少。这不仅能够节省大量的人力、物力和财力，还能有效缩短采矿周期，提高矿山的生产效率。
以 V.C.R 采矿法为例，这种采矿法在切割工程方面具有独特的优势。它无需掘进传统的切割井，而是通过巧妙的设计和施工工艺，利用大直径深孔爆破技术，直接在矿体内形成所需的自由面和补偿空间。这种创新的方法极大地简化了切割工程，使得采切比能够控制在行业较低水平。通过降低采切比，V.C.R 采矿法显著提升了矿山的经济效益，为矿山的可持续发展提供了有力保障。
在实际的采矿作业中，优化采切比是矿山企业追求的重要目标之一。为了实现这一目标，可以采取多种有效途径。利用先进的三维建模技术，对矿块进行全方位、精细化的建模分析，从而精准地设计切割巷道的布局。通过三维模型，工程师可以直观地看到巷道在矿体内的位置、走向以及与矿体的关系，进而优化设计方案，减少不必要的巷道掘进。采用大直径深孔技术也是优化采切比的重要手段。大直径深孔技术能够增加爆破的能量和作用范围，减少辅助工程的数量，从而降低采切工程量。利用爆堆形态模拟技术，对爆破后的矿石堆积形态进行模拟分析，优化自由面的位置和形状，提高爆破效果，减少二次破碎和出矿难度，间接降低采切比。通过这些优化措施的综合应用，可以在保证回采条件的前提下，实现采切工程量的最小化，提高矿山的经济效益和竞争力 。
V.C.R 采矿法的切割工程
（一）无切割井化设计的革命性优势
这种无切割井化的设计带来了诸多显著优势。从工程量上看，它将采切工作量减少了 30% 以上。以某大型金属矿山为例，在采用 V.C.R 采矿法之前，每个矿块的采切工程量巨大，施工周期长，严重影响了矿山的生产效率。而采用该方法后，采切工程量大幅下降，原本需要数月才能完成的采切工程，现在只需较短时间就能完成，大大缩短了采矿的前期准备时间，使矿山能够更快地进入回采阶段，提高了整体生产效率。
从安全角度考量，无切割井化设计将凿岩、装药等关键作业全部转移到了稳固的巷道内进行。在巷道内，作业空间相对宽敞，通风条件良好，能够有效减少有害气体的积聚，降低了作业人员因缺氧或吸入有害气体而导致的健康风险。而且，巷道的稳固性为作业人员提供了可靠的安全保障，避免了因天井坍塌等事故造成的人员伤亡，大幅提升了作业的安全性。
（二）精准控制的爆破补偿机制
V.C.R 采矿法的爆破补偿机制是其能够高效、安全采矿的关键所在，它巧妙地融合了底部拉底形成的堑沟空间与深孔爆破的漏斗效应，实现了爆破能量的精准分配和有效利用。在实际作业中，底部拉底形成的堑沟空间就像是一个精心设计的 “能量缓冲区”，当深孔爆破发生时，爆炸产生的能量能够在这个空间内得到合理的分散和缓冲，从而使矿石能够按照预期的方式破碎和运动。
每次爆破后，V.C.R 采矿法仅放出 40% 的落矿量，这一比例的设定并非随意为之，而是经过了深入的研究和实践验证。保留 60% 的落矿量，一方面为后续的爆破作业预留了足够的补偿空间。在后续爆破时，这些预留的矿石能够起到缓冲和支撑的作用，使爆破能量能够更均匀地作用于矿体，避免了因补偿空间不足而导致的爆破效果不佳或矿石过度破碎的问题。另一方面，堆积在采场内的矿石能够对围岩形成有效的支撑，减少了围岩的变形和垮塌风险，从而有效控制了地压活动。
在硫化矿等易自燃矿体的开采中，这种爆破补偿机制的优势更加明显。由于硫化矿在一定条件下容易发生氧化自燃，而 V.C.R 采矿法通过控制出矿量，使采场内始终保持一定量的矿石堆积，这些矿石能够填充采场空间，减少空气的流通，从而降低了硫化矿与氧气的接触机会，有效控制了矿石的氧化速度，减少了采场火灾的风险。在某硫化矿矿山，采用 V.C.R 采矿法后，采场火灾事故的发生率显著降低，保障了矿山的安全生产，同时也减少了因火灾造成的资源损失和环境污染，体现了 “安全 - 效率 - 成本” 的深度平衡，为矿山的可持续发展提供了有力支持 。
（一）数字化技术驱动精准施工
在科技飞速发展的当下，数字化技术正以前所未有的速度融入采矿领域，为切割工程带来了革命性的变革。三维激光扫描技术凭借其高精度的数据采集能力，成为了矿体形态精准建模的关键利器。通过对矿体进行全方位、多角度的扫描，能够获取海量的点云数据，这些数据就像是为矿体绘制的一张精细的 “数字地图”，精确地还原了矿体的真实形态。
在实际应用中，将这些点云数据导入到专业的数值模拟软件（如 FLAC³D）中，工程师们可以利用软件强大的分析和模拟功能，对不同的切割方案进行虚拟测试和优化。通过模拟，可以直观地看到不同切割槽位置对爆破效果的影响，从而选择出最优的方案，确保爆破自由面参数与设计完全吻合。这不仅提高了切割工程的精度和质量，还大大减少了因设计不合理而导致的资源浪费和施工风险。
自动化凿岩台车的出现，更是将切割工程的智能化水平提升到了一个新的高度。这些台车配备了先进的导航系统，就像是拥有了一双 “智慧的眼睛”，能够在复杂的井下环境中自动识别和定位目标，实现中深孔的精准钻进。其定位误差能够控制在 5cm 以内，这一精度的提升，使得钻孔的位置和角度更加精确，为后续的爆破作业提供了更加稳定和可靠的基础。在某大型金属矿山的开采中，引入自动化凿岩台车后，切割工程的施工效率提高了 30% 以上，同时爆破效果也得到了显著改善，矿石的破碎更加均匀，开采效率大幅提升。
（二）绿色采矿理念下的工艺创新
随着全球对环境保护的日益重视，绿色采矿理念已成为采矿业发展的必然趋势。在切割工程中，无废采矿技术正逐渐崭露头角，成为实现绿色采矿的关键技术之一。该技术的核心在于将切割工程与充填系统紧密融合，实现资源的循环利用和废弃物的最小化。
在实际操作中，切割巷道产生的废石不再被视为无用的废弃物，而是直接用于采空区的充填。这不仅减少了废石的提升量，降低了运输成本，还避免了废石对环境的占用和污染。通过合理的设计和施工，将废石精确地填充到采空区中，能够有效地支撑围岩，控制地压活动，保障矿山的安全生产。在一些采用无废采矿技术的矿山中，废石的利用率达到了 80% 以上，实现了资源的高效利用和环境的有效保护。
低碳爆破技术也是绿色采矿理念下的重要创新成果。传统的爆破技术往往会产生大量的粉尘和有害气体，对环境和作业人员的健康造成严重威胁。而低碳爆破技术采用了新型的乳化炸药替代传统火工品，这种炸药具有爆炸能量利用率高、产生的粉尘和有害气体少等优点。通过优化爆破参数和切割槽结构，能够进一步提高矿石的回收率，使其达到 95% 以上。在某有色金属矿山的应用中，采用低碳爆破技术后，粉尘排放量减少了 50% 以上，有害气体排放量降低了 30% 以上，同时矿石回收率的提高也为矿山带来了显著的经济效益。
切割工程作为采矿方法的 “神经中枢”，其技术进步始终围绕 “高效构建自由空间、精准控制爆破条件、持续降低工程成本” 的核心目标。从传统浅孔到智能深孔，从依赖切割井到无井化创新，每一次突破都推动着采矿工业向安全、高效、绿色的方向迈进。对于矿山工程实践而言，结合矿体条件选择最优切割方案，精准平衡技术可行性与经济合理性，仍是提升采矿效率的关键所在。
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