中孔爆破落矿在采矿方法中的应用

中孔爆破落矿在采矿方法中的应用引言在地下矿山的回采过程中，采矿方法的选择与矿体赋存地质条件、技术经济和矿山机械化装备水平密切相关，选择切合实际的采矿方法对确保矿山安全生产、获取最大经济效益具有举足轻重的作用。

本文针对中孔爆破落矿能节省大量采准工程的低成本优势，介绍了其在中厚矿体回采中的应用方案。

1.概述采矿方法是从矿块中开采矿石所进行的采准、切割和回采工作的总称。

依据回采过程中采空区存在的状态和维护方法，划分为空场采矿法(自然支撑采矿法)、充填采矿法（人工支撑采矿法）、崩落采矿法等三大类。

但无论哪种采矿方法，选择的落矿方式不同，采准、切割和回采工作就会产生差异。

当今世界，地下矿山比较常见的落矿方法有机械切割、浅孔爆破、中深孔配伍爆破、中孔爆破、水力冲割等等。

其中机械切割节省人工、降低工人劳动强度、安全隐患小，是科技研发和矿山装备方向，条件许可时应优先考虑；浅孔爆破适应性最广，人、财、物的准入条件低，但人工投入多、工人劳动强度高、安全隐患大，是现代矿山避无可避的无奈选择；中深孔配伍爆破和水力冲割只能适用于特定地质条件的矿体，应用围较窄；中孔爆破落矿与浅孔爆破的人、财、物准入条件相同，但在人工投入、工人劳动强度、安全隐患等方面具有明显优势，并且最为业主看重的采掘比与中深孔爆破一样低，可以让业主的利润最大化。

下面，就以几个矿山的应用实例来介绍中孔爆破落矿在采矿方法中的应用。

２.空场法中孔爆破落矿金日盛矿业公司在霍邱县拥有周油坊铁矿和重新集铁矿，主要采用垂直深孔爆破落矿阶段矿房法，简称VCR法。

但局部受限地质条件，仍需大量采用分层中孔爆破落矿房柱法。

2.1.地质条件周油坊、重新集铁矿地质条件基本相同，均为第四系覆盖的盲矿体，矿体产状299°∠70°～80°，矿石平均品位（TFe）31.03%，周油坊矿体走向长3800 m，倾向深564m，均厚115m，其中N3～38R 穿脉之间长约1200m，矿体平均厚度约10m；重新集矿体长4000m，倾向深420m，均厚68m，其中23～55勘探线之间长约1600m，矿体均厚8m。

矿体顶板岩性主要有黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、斜长黑云片岩及铁闪片岩等，矿体底板岩性主要为白云石岩，局部花岗岩，岩体完整性、稳定性好。

无区域性大断层，矿床的工程地质复杂程度中等。

矿床埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，地表为稻田和村庄，无大的水体，水文地质条件属中等偏复杂的矿床。

2.2.采矿方法选择对于厚大矿体，周油坊、重新集铁矿均采用VCR法，对于厚度10m左右的急倾斜矿体，试行过浅孔留矿法，并针对该法工作面环境差、劳动强度高、安全隐患大的特点，公司亏损补贴提高了采、掘单价，但依然受到工人抵制。

后借鉴本矿VCR法中孔拉底爆破经验，改为分层中孔爆破落矿的房柱法（简称分层中孔采矿，下同）。

2.3.阶段参数阶段长度即中厚矿体的长度，分别为1200m和1600m。

阶段高度与VCR法中段高度相同，60m。

阶段又分为4个分段，即分层高度15m。

从原有斜坡道掘砌联络道，与各分层通连（如下图），人员及设备、材料通过斜坡道进出各分层。

周油坊/重新集铁矿分层采矿斜坡道布置图2.4.采区参数及采准巷道布置采区沿走向长度分割，采区长度取决于采空区嗣后充填的空区稳定性，一般120～240m。

采区高度为60m。

金日盛矿业的采区巷道布置如下图。

采区布置分层巷道，其中1～3分层巷道塈中孔硐室，4分层巷道塈底部集矿堑沟。

各分层巷道均布置在矿体，距底板约1m。

为了确定巷道方位并进一步探明矿体边界，每隔30m掘一组穿脉贯通矿体顶底板（兼作各分层装矿点）。

溜矿眼一般布置在靠近主提升竖井的底板围岩，全矿块的数量不应超过2个。

溜矿眼为圆形断面，规格φ3.5m。

切割槽与人行立眼合并施工，矩形断面，规格2m×2m。

布置在采区边界一端。

注意：为了提高掘砌和行人安全性，各分层的立眼应在倾向上错茬掘砌。

出矿进路单侧布置，在采区下部，从底板运输巷每间隔10m，向集矿堑沟掘砌出矿进路。

2.5.采矿工艺2.5.1 采矿工序：打中孔→装药爆破→出矿2.5.2 凿岩机具：7655型风动凿岩机、YGZ－90型中孔凿岩机。

钻孔直径∮=60—65mm。

2.5.3 中孔布置参数：排距1.5～2.0m，同排呈扇骨布置，装药段间距1～2.5m。

其中，为了减少大块复破，孔底间距不超过2.5m；为了降低贫化率，孔底距离矿床顶、底板间距0.5m；为了减少通孔处理工时，孔底距离上部巷道、采空区底板距离 1.2m（这就要求：做好巷道实测上图工作，并实时观察采空区边界剥离情况，遇较大片帮、冒顶、滑塌时及时估测上图）。

2.5.4爆破参数炸药：采用中孔专用粉状乳化炸药或2#岩石硝铵炸药（φ50×300mm）均可。

粉状炸药用专门装药机、药卷用长木杆或塑胶管顶压安装。

雷管：采用电雷管引爆导爆管、导爆管引爆火药。

装药长度：L=1.5～15m。

装药系数：0.2～0.6。

每次爆破3～6排中孔，每排崩矿量254.2m3，折合每米崩矿量9.93t。

2.5.5 回采顺序走向：从两侧边界向斜坡道方向后退式回采。

倾向：自上而下进行，中段4个分段同时回采时，上分段超前下分段15m左右。

2.5.6 矿石运输采场崩落的矿石，各分层均采用铲运机装载胶轮车，由后者运送到溜矿眼。

其中，中段底部胶轮车直接运送到提升竖井。

2.6.采空区管理采区采空后，封闭所有采区出入口，利用本矿已有充填系统进行充填。

其中，采空区下部15m左右利用胶结充填，其余均采用废石直接充填，使全矿废石升井提升量减少了60%。

2.7.小结金日盛公司对中厚矿体采用分层中孔采矿后，在工程量使用机械，生产效率高、产量大，经济效益十分明显。

当然，由于该公司主体采用VCR采矿，当分层中孔采空区充填时，分层中孔采矿即告暂停，采矿工人转移到VCR采场，等待充填好后即接续回采，采场与采场之间无需留矿柱。

对于没有其它配采工作面、却要保持连续生产的矿山，两个采场之间必须保留长度不少于10m的矿柱，该矿柱无法全部回收，增加了损失矿量。

3.充填法中孔爆破落矿“山－柞－旬”多金属成矿带，矿体均厚一般小于3m，各矿山对于急倾斜矿床的开采，多采用充填法：指眼打孔，浅孔爆破，一采一充，交替循环作业。

但对于个别矿体膨大后形成的矿囊，在沿用此法的基础上逐渐发展出了中孔爆破落矿，例如夹沟铜矿。

3.1.地质条件夹沟铜矿位于山柞旬沉积盆地南东边缘，为沉积岩变质改造热液成矿。

赋矿岩层为古生界志留统双河镇组的浅变质碎屑千枚岩，局部夹条带状粉砂岩和炭质板岩。

矿区赋存多条透镜状铜矿体，其中K6矿体长度765.7m，平均厚度1.32m，平均铜品位1.62%。

矿体产状180°～200°∠43°～48°，平均45°。

该矿体在6～10号勘探线呈囊状，囊状三轴长度为70.36m、21.45m、45.2m。

3.2.采矿方法选择该矿山整体采用充填采矿法，浅孔爆破，一采一充。

遇到矿囊后，沿用此法技术上比较成熟。

但是，周边一些铅锌矿在沿用此法回采矿囊时，连续发生数起顶板事故，教训惨重。

于是，有的矿山试行将矿体沿水平轴剖分成几个条带，分条带边采边充。

然而，一是爆破对高出基准面的充填体破坏严重；二是矿石爆下后抛飞进入充填体，矿石贫化率与损失率双高。

为此，夹沟铜矿利用坑道液压地质钻机打中孔，进行爆破落矿嗣后充填试验，效果良好。

3.3.采区巷道布置中段高度40m，先掘脉巷道探矿，然后距矿体15m在底板围岩掘砌中段运输巷。

单独将矿囊划为一个采区。

在矿囊走向两侧窄矿体，各布置1个行人立眼。

回采后充填采空区时，在采场两端各码砌1个溜矿立眼，立眼四周及其它空区充填夯实。

3.4.采矿工艺3.4.1采矿工序：打中孔→装药爆破→出矿→充填（码砌溜矿眼）3.4.2中孔钻机、中孔布置及爆破参数与前文小异，略。

3.4.3回采顺序：走向：由任意一侧后退回采。

倾向：自下而上。

3.4.4矿石搬运：电耙出矿至溜井，通过振动放矿机装载胶轮车运输。

3.4.5顶板管理：废石充填。

3.5.小结中孔比浅孔爆破落矿少掘进、产量高，具有很大的成本优势。

同时，因采空区高度、面积足够大，满足了电耙使用的空间要求，既降低了工人劳动强度，又基本杜绝了浅孔爆破人员必须长时间、频繁出入超大采空区的弊端，极大消除了安全隐患。

４.崩落法中孔爆破落矿优良的破碎及剥离特点，使中孔爆破落矿与崩落法具有天然的亲合性。

不仅仅一些普通金属非金属矿山在崩落法量采用中孔爆破落矿；基至连个别金矿山也亲睐此法。

其中，迁安劳服铁矿区变质岩系为太古界迁西群三屯营组。

区有3条可采矿体，即Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ号矿体，矿体走向40°～50°，倾向NW，矿体呈透镜状，厚度2～45m，各矿体平均厚度9.5～9.85m，平均倾角55°～60°，矿石平均品位SFe26.0%。

省大桥金矿的金矿体赋存于三叠系下部岩性段角砾岩中，矿体总的走向50～230°方向，长1780米，倾角6°～36°，平均厚度为11.88米，一般为0.9～65.76米，矿石平均品位3.27×10－6。

劳服铁矿和大桥金矿，工程、水文地质条件总体均属简单类型，均为地下开采方式，地表允许崩落。

其采矿历程和现阶段采矿方法惊人相似：均是先试行了其它采矿方法，并在长期的采矿实践中定型为分层中孔崩落法。

4.1.盘区划分及采场参数两矿均以斜坡道为中心，沿走向将斜坡道两侧各矿体划分为两个盘区，盘区高度即中段高度40m。

采场宽度40～60m，长度即盘区长度，采场分层高度15m。

4.2.采区巷道布置如下图，采区各分层巷道由脉外运输巷、中孔硐室暨出矿进路、切割平巷组成。

4.3.采矿工艺4.3.1采矿工序：打中孔→装药爆破→出矿→充填（码砌溜矿眼）4.3.2中孔钻机、中孔布置及爆破参数与前文小异，略。

4.3.3回采顺序：走向：沿出矿进路暨中孔硐室后退回采。

倾向：自上而下。

分层同步推进时，上分层必须超前下分层15m 以上。

4.3.4矿石搬运：各分层用铲车出矿至溜井，中段底部直接用铲车装载胶轮车运输。

4.3.5顶板管理：自然崩落。

4.4.小结中孔爆破落矿的成本优势在得到了彰显的同时，非常显著的提高了生产规模与劳动效率，产量激增，效益优良。

５.煤矿中孔爆破落矿前文所述中孔爆破落矿集中在金属非金属矿山中，作为矿山大类中的煤矿，该方法也有广泛的应用前景。

矿务局木城涧煤矿从上世纪50年代开始试验中孔爆破落矿，却因当时没有中孔钻机，采用本矿自行研制的钻机打眼成功低，该法只局限于个别采区，末获得全面推广。

直至到本世纪初，中孔钻具及技术成熟后，中孔爆破落矿才全面取代了该矿沿用半个多纪的浅孔爆破陷落法。