有底柱分段崩落法的應用研究

賴 偉，吳英杰，張大偉

（1.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012；2.會理鉛鋅股份有限公司， 四川西昌市 615104）

有底柱分段崩落法的應用研究

賴 偉1，吳英杰2，張大偉2

（1.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012；2.會理鉛鋅股份有限公司， 四川西昌市 615104）

針對四川天寶山礦兩采場聯合落礦，補償空間小，且礦巖穩固性差、巷道維護困難、已爆采場大塊多、卡斗懸頂多、底部機構維護工程量大等狀況，應用小抵抗線大孔距自拉槽側向擠壓分段崩落法，詳細介紹了其采礦工藝，效果良好。另外，采用多打孔少裝藥的方法有效避免了爆破后漏斗破損嚴重及后期維護困難等問題。

聯合落礦；分段崩落法；采礦工藝；小補償空間；支護方式

1 天寶山礦礦區概況

四川會理鉛鋅股份有限公司天寶山II號礦體東部礦塊屬于交代型鉛鋅礦床，礦體圍巖主要是硅質白云巖、條帶狀白云巖、輝綠巖，圍巖中等穩固，局部不穩固。礦體穩固性系數f＝8～10，礦體節理裂隙極其發育，采場滲透水較大，而輝綠巖遇水易崩解，巖體從中等穩固到不穩固。E807采場北部為垮落區，工程地質極為復雜，而且礦體老坑覆槽多，單獨布置1個采場采準工程難于完成，必須借助E806采場采準工程進行施工。該礦一直采用側向擠壓分段崩落法落礦，E807為該礦體的第一個采場，雖然其北部為垮區，但是側向擠壓爆破補償空間小，所以考慮采用自拉槽側向擠壓的爆破方法進行采場爆破落礦。

Ⅱ號礦體東西走向長285m，平均水平厚69.36 m，礦體垂直延深372m以上。礦體呈斜長條形，南西大、北東小，在F33與F30斷層相交之后，礦體向下收縮較快，延至1940m左右有尖滅的可能，整體呈楔形尖滅。礦體總體走向東西，在傾向方向上產狀變化較大，2064m以下產狀傾向南西，傾角大于75°。E807、E806為該采區端部第一、第二個采場，E806采場地質儲量為88719.75t，礦石自然安息角分別為硫化礦40°、氧化礦39°，礦巖含鋅15.86%、鉛3.48%、銀179.07g／t，氧化率18.66%；E807采場地質儲量為42771.65t，礦石自然安息角分別為硫化礦40°、氧化礦39°，礦石平均品位為鋅16.02%、鉛3.45%、銀215.35g／t，氧化率17.0%。如圖1所示，E807以北為垮落區和E809采場，以南為E805采場，上部2078m為以前的探礦巷道，工程地質條件極為復雜。

圖1 Ⅱ號礦體采場分布示意

2 采礦工藝

2.1 采場結構參數

設計采用自拉槽側向擠壓爆破的漏斗式底部分段崩落法采礦。E807采場范圍包含原2024m探礦工程垮塌段（垮塌范圍寬約5m以上，平均長50m以上，高約50m以上），故E807采場西側無法形成端部溜井，現利用E808、E809原有措施井作為此采場端部溜井。E807采場長為37.6m，E806采場長為49.6m。兩采場寬均為13m，采高為48m；分段高度為8～12m，采用漏斗底部結構，斗間距6.0 m，電耙出礦，電耙道設計坡度為2.5%，電耙底部結構如圖2所示。采場階段運輸水平標高2024m，出礦水平標高2036m。2054m水平采準工程布置如圖2所示，首先在各分段沿采場邊界掘進分段聯道，每10～12m垂直分段聯道掘進鑿巖平巷，在兩鑿巖平巷之間的聯道上方掘進切割天井，間距為10 m左右，切割天井的斷面大小為6.76m2，高度為6m。

2.2 采準切割工程施工順序

由于E807采場比較破碎，施工難度大，必須合理安排采掘工程的順序。E807、E806采場在施工順序按先上后下，先E806后E807的原則進行。首先，進行2064、2074m兩個分層的采切工程與中深孔施工以及第一次大爆破作業，E806、E807采場電耙道的掘進支護可與2064、2074m分層同時施工，E806采場電耙道由西向東掘進施工，E807采場電耙道由東向西掘進施工，E807采場電耙道一旦揭露到垮塌區應立即停止施工。第一次大爆破后，繼續進行E806、E807采場電耙道掘進支護作業，同樣，若E807采場電耙道揭露到垮塌區應立即停止施工。與此同時，進行E806和E807采場2044、2054 m兩個分層的采切工程施工，以及E806采場漏斗斗穿及斗井和E807采場電耙道非垮塌段漏斗斗穿及斗井施工，采切工程完成后，進行中深孔施工及第二次大爆破作業。最后，進行E807采場電耙道剩余垮塌段正巷和斗穿掘進支護工程施工。

圖2 2054m水平采準工程布置示意

2064、2074m兩個分層的采切工程施工從采場西頭開始掘進，由E804采場措施井出渣；2044、2054m兩個分層的采切工程施工可以分別從2個采場的東頭和西頭同時施工，由E806措施井以及采場東頭E807采場措施井出渣。2個采場各分層的中間那條鑿巖聯道待各自分層鑿巖平巷掘進完成后再決定開口位置。

2.3 采場支護

由于E807采場破碎，而且巖石中含有輝綠巖遇水會崩解，所以采場必須及時支護、防止冒頂偏幫，以免影響工程質量和中深孔的鉆鑿，根據現場情況分別設計采用以下方式進行支護。

（1）噴漿支護。在較穩固的地方可以只采用噴漿支護，揭露后必須馬上進行噴漿支護，混凝土噴射分2次進行，巷道開挖后首先及時噴射2cm，待金屬網掛好后再噴3cm將之覆蓋。施工前清理浮石、清洗浮塵，一般巖石可用水清洗，對破碎性、膨脹性巖石必須用高壓風清洗。

（2）錨桿支護。錨桿眼施工要求方向應盡量與巖層面或主要裂隙面垂直或者與巷道周邊輪廓垂直，錨桿眼的直徑、深度、間距必須符合設計要求，間距偏差不得超過±0.1m。錨桿安裝前必須用壓縮空氣清孔。安裝管縫式錨桿時，托板應緊貼巖面，接觸不嚴實時必須用水泥砂漿填實，不得墊木材、石塊等。

（3）金屬網施工。掛錨桿的同時掛金屬網，且金屬網必須用扎絲捆扎。為施工方便，可以先將錨桿打入一定深度，然后在錨桿根部捆扎縱向鋼筋，并將之壓成弧形，然后按網格密度編織捆扎橫向鋼筋，在錨桿之間加一條縱向鋼筋并捆扎。待鋼筋網捆扎完成后，用風機將錨桿頂入并使鋼筋網密貼巖面。

（4）混凝土支護。混凝土配合比（重量比）為水泥∶砂∶石子＝1∶1.74∶3.55，水灰比為0.55，即混凝土水泥用量為350kg／m3。運灰平板灰車容積約0.32m3，恰好為小攪拌機攪拌一次的灰量，攪拌一次應加入水泥量112kg（滿算），考慮到誤差，故每攪拌一灰車混凝土至少加2包水泥。本著先墻后拱的澆灌順序，澆灌厚度300mm，鋼筋網度為300 mm×200mm，拱筋為Φ12mm鋼筋，拉筋為Φ8 mm鋼筋，采用扎絲扎緊，斗穿采用雙層鋼筋。為防止出現蜂窩孔及麻面，應在鋼模板上刷油，并充分振動搗實，2次澆灌的混凝土之間要噴水充分濕潤，便于緊密結合。拱頂盡量不留空隙，不易接頂的部位應采取人工絞棚的辦法來接頂。混凝土澆好后，必須養護不少于28d時間。

（5）鋼軌超前支護。掘進中若遇巖層破碎斷面，要求采用短掘短支的施工方式，一次掘進長度縮減為1m左右，若還比較容易垮塌，則一次掘進長度應縮減為0.6m，支護好后再向前掘進。如果掘進巷道一暴露就垮塌，則需采用鋼軌超前支護。

2.4 回采落礦及拉底擴漏

由于采場工程地質條件復雜、巖體破碎，使得中深孔成孔或者成孔后易塌孔，所以采場分為2次爆破，先爆破上部2個分段，再爆破下部2個分段及拉底擴漏分段。

采用自拉槽小補償空間與側向擠壓爆破的聯合落礦方式，E807采場部分利用垮塌破碎區作為爆破補償空間側向擠壓，部分采用自拉槽。E806采場主要采用自拉槽小補償空間，并向爆后E807采場部分側向微差擠壓爆破的落礦方式。每層設計爆破補償空間15%左右（側向擠壓空間未計算在內）。

根據礦山大塊多，二次破碎成本高；拉槽質量差，造成落礦中深孔拒爆，采場懸頂事故多；裝藥管與孔徑不匹配導致裝藥困難，擴漏時底部結構破壞嚴重等情況，采取相應措施進行解決。

（1）拉槽孔設計。拉槽質量差主要是該礦過去采用兩孔拉槽，裝藥量不夠、爆破質量不好引起的。所以本次設計采用3孔，排距為1.5m左右，孔底距為1.5m左右，炮孔總長20.5m。大大改善了拉槽質量，為落礦中深孔爆破創造了足夠的補償空間和自由面，保證了落礦質量。

（2）落礦中深孔設計。大塊主要是在兩孔孔底之間產生的，所以本次爆破設計采用小抵抗線、大孔底距，排間交錯布置，以及相鄰巷道間交錯布置，從根本上解決問題。由于＞60°的90mm炮孔裝藥時返粉率特別高，所以設計時＞60°的采用60mm鉆，鉆鑿70mm孔，孔底距1.7m左右。＜60°的孔采用80mm鉆，鉆鑿90mm孔，孔底距為2.4m。

（3）擴漏中深孔設計。擴漏中深孔采用兩圈炮孔，采取多打孔少裝藥的思路，盡量少破壞桃形礦柱。設計外圈炮孔傾角50°，內圈炮孔傾角59°，孔數共計20個。

2.5 放礦方案和制度

（1）放礦方案。該采場采用崩落法管理頂板，所以出礦是在崩落廢石下進行，礦石與廢石直接接觸。為了降低礦石損失貧化，所以放礦應保持礦巖接觸面均勻下降，盡量減少廢石混入礦石中。而保證接觸面均勻下降有2種方式：水平下降和傾斜下降。由于本采場礦體大致成立方體，礦巖接觸面成水平，所以采用水平下降方式。

（2）放礦制度。有底柱階段崩落法礦石上部為覆蓋巖石。漏斗設計時相鄰兩個放出的橢球體相交，其放出順序和一次放礦量相互影響、密切相關，所以放礦制度必須根據生產實際進行合理選擇。常用的放礦制度有等量均勻順序放礦、不等量均勻順序放礦、依次順序放礦、簡易放礦等放礦制度。合理的放礦制度是放礦方案的保障，根據采場實際情況，放礦要求礦巖接觸面均勻下降，并且各漏斗負責的放礦量基本相等，所以采用等量均勻順序的放礦制度。

3 存在的問題及解決辦法

由于采取2個采場聯合落礦的方法進行回采，采準工作延續時間長，但是礦體較破碎，加之巷道支護不及時，鑿巖巷道難于維護，產生巷道變形及中深孔變形或塌孔，無法進行裝藥爆破，或者裝藥效果不好，從而使局部礦體炮孔得不到控制，造成大塊多、懸頂等問題。所以在施工中要求破碎區掘進要短掘短支，同時要求要快掘快支，縮短爆破準備時間，同時加強對采場的管理，及時驗收，及時改進設計。

4 總 結

采用2個采場聯合落礦，解決了E807采場回采難的問題，最大限度地回收了資源。采取自拉槽側向擠壓爆破的方法解決了爆破補償空間小的問題；選用小抵抗線大孔距的中深孔設計方法有效的解決了大塊多的問題，爆破后懸頂事故減少、放礦效果良好。多打孔少裝藥的方法基本沒有破壞漏斗底部結構，同時由于大塊的減少，二次爆破工程量大大降低，減少了底部結構的維護工程量，給礦山帶來了巨大的經濟效益。

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2011－10－18）

賴 偉（1985－），男，四川德陽人，研究生，從事采礦工程及通風技術研究，Email：915673059＠qq.com。