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，应用范围较窄；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 金日盛矿业公司在安徽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大理岩，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。 阶段内又分为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内，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内，全矿块内的数量不应超过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，各分层内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，中段内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，在工程中大量使用机械，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 陕西“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，先掘脉内巷道探矿，然后距矿体15m在底板围岩内掘砌中段运输巷。 单独将矿囊划为一个采区。在矿囊走向两侧窄矿体内，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大同小异，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中大量采用中孔爆破落矿；基至连个别金矿山也亲睐此法。 其中，河北迁安劳服铁矿区内变质岩系为太古界迁西群三屯营组。区内有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%。 甘肃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