組合式崩落法在銅坑礦92#礦體中的應用研究

石富文 李 明 羅先偉 汪 明

(1．廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 河池 547207；2．68612部隊，寧夏 銀川 750001)

組合式崩落法在銅坑礦92#礦體中的應用研究

石富文1李 明1羅先偉1汪 明2

(1．廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦，廣西 河池 547207；2．68612部隊，寧夏 銀川 750001)

92#礦體與91#礦體重疊區域范圍大，在91#礦體回采過程中，重疊區域內產生了較多采空區，并且采空區大多冒落而形成了松散的垮落體環境，導致目前92#礦體開采技術條件異常復雜，部分采場面臨上中段僅單進路，三面為采空區，中部中段為雙進路，下中段為完整進路的特殊開采條件，很難實現單一空場法或崩落法進行回采，并且存在回收率低，容易受地壓應力、火燒灰等諸多危險危害因素影響。本研究以92#礦體T106單元作為試驗采場，根據礦山常用的崩落法與空場法的開采經驗，結合各中段現有開拓工程，運用組合式崩落法提前切斷頂部地壓應力，最終實現了T106單元的安全高效回采，有效避免了底部礦石回采過程中的地壓安全問題，為開采銅坑礦92#礦體類似技術條件的采場提供了一種安全可靠的技術參考。

組合式崩落法 空場法 地壓應力 補償空間 底部塹溝出礦

銅坑礦是廣西華錫集團股份有限公司骨干礦山之一，是我國重要的大型有色金屬生產示范基地。經過30余年的開采，銅坑礦細脈帶礦體、91#礦體的開采基本結束，現主要開采對象為92#礦體。92#礦體厚度大，平均水平厚度達22 m，最大厚度為180 m，與上部兩大礦體相比，礦巖較破碎，穩定性差。目前，92#礦體主要采礦方法為崩落法回采，生產能力為220萬t/a，受上部兩大礦體火燒灰影響，出礦損失率和出礦貧化率均達到30%以上，資源浪費較為嚴重。

92#礦體開采已有10余a，由于前期大規模富采，留下了較多不規整的采場，且富采留下的空區治理不徹底，導致區域性采場受地壓作用影響大[1]。在92#礦體回采過程中，特別是91#礦體與92#礦體重疊的區域，部分采場面臨上中段僅單進路，三面為采空區，中部中段為雙進路，下中段為完整進路的特殊開采條件，很難實現單一空場法或崩落法進行回采。通過與科研院所進行技術交流，以355 m水平至434 m水平T106單元作為試驗采場，采用組合式崩落法回采，即上部復雜條件下采用崩落法進行回采，下部利用中間掏槽形成的補償空間對頂板及礦柱一次性大爆破進行回采，試驗結果達到了預期目標，為開采銅坑礦92#礦體類似技術條件的采場提供參考。

1 回采技術條件分析

T106單元按東西向布置，礦房長72 m，寬63 m，垂直標高位于355～437 m。該單元430 m水平以上91#礦體頂板已垮落充滿采空區；東面為T206采空區，405 m水平至435 m水平已回采結束，空區內進行小部分塊石充填，頂板地壓活動比較活躍。西南面386 m水平以上為92#礦柱群的R41、R42和R43采場，屬于2003年11.24垮落區底部，383 m水平以上已經回采結束，采場頂板已垮落。北面為T105采空區，355 m水平以上已回采完成，空區已垮通地表，細脈帶礦體回采后形成的火燒灰沖至381 m水平。南面383 m水平以上為92#礦柱群I采區試驗采場，已部分回采。受周圍采空區影響，T106單元在回采過程中，地表T105單元頂部塌陷坑范圍將逐漸擴大，有可能與T204單元塌陷坑貫通。同時充填體、垮落體、火燒灰很快會進入采場內，影響采、出礦。

根據礦山歷史地壓監測數據變化規律分析，在T106單元回采過程中，地壓活動將由東面T206采空區轉移至本單元區域，使本單元回采巷道慢慢變形破壞；同時周邊垮落區火燒灰隨回采出礦沖入，提前貧化礦石，導致出礦貧化損失增大，影響礦石回收及安全出礦工作。鑒于此，經礦山與科研院所討論分析后，一致推薦采用崩落法與空場法組合回采工藝進行現場工業試驗。

2 采場回采方案

2.1 組合式崩落工藝主要技術特點

組合式崩落法即崩落法與空場法組合，采場上部主要采用崩落法回采，整合采場，切斷頂部地壓應力。下部采用空場法回采，中間掏槽，提供補償空間，最后一次性崩落頂板及礦柱，集中底部大規模出礦，實現了92#礦體采場安全高效回采，提高礦石回收率，減小礦石損失貧化率[2-3]。

上部采用崩落法切斷地壓應力作用后，下部采場可在一個低壓應力作用下進行回采作業，安全可靠性提高。下部采場采用空場法回采，中段分層高度設置高，達到30 m以上，減少重新施工一個中段的開拓工程，提高采出礦效率，降低采礦成本[4-5]。

2.2 設計方案

92#礦體T106單元在回采范圍內，根據礦體變化情況及采場周圍地質條件，將整個采場按中段及采礦方法劃分為1#、2#、3#和4#采區，并按順序中段從上往下依次進行回采。405 m水平以上為1#采區，采用崩落法由北往南快速進行回采，礦石出至滿足擠壓爆破補償空間后，即進行下一步距的回采爆破工作，達到快速切斷地壓應用的作用，同時減緩火燒灰沖入貧化礦石的時間。405～355 m水平以下采用崩落法回采本單元東邊3#采區和南邊4#采區薄礦體；采用空場法回采2#采區厚大礦體，在355 m水平底部布置塹溝受礦底部結構，實現底部均勻大規模高效出礦。T106單元開采設計主要技術經濟指標：采準礦量621 933 t；萬噸采切比229.2 m3/萬t；采礦損失率6.3%；采礦貧化率12.5%。

(1)工程布置。T106單元采準工程布置及分區回采布置如圖1～圖3所示。

圖1 T106單元405 m水平以上采區布置及采準工程布置

圖2 T106單元405 m水平以下采區布置及采準工程布置

405 m水平1#采區布置7條φ90 mm孔鑿巖道，1條φ90 mm孔塹溝鑿巖道和2條出礦川。396 m水平2#采區布置1條φ110 mm孔的1#切頂鑿巖硐室和2條φ100 mm孔的1#、2#放頂鑿巖道，以及布置1條φ110 mm孔的1#切割槽。3#采區布置3條φ65 mm孔鑿巖道，4#采區布置3條φ65 mm鑿巖道。386m水平2#采區布置φ110 mm孔的1#鑿巖硐室、2#切割槽。3#、4#采區布置5條φ65 mm孔鑿巖道和2條φ90 mm孔鑿巖道，以及1條1#出礦聯道。355 m水平布置1#塹溝受礦道和9條φ90 mm孔出礦川，以及φ90 mm孔的1#、2#出礦聯道，還有1條φ90 mm孔切割槽。

圖3 T106單元底部出礦結構采準工程布置

(2)回采方案。92#礦體T106單元采準工程及炮孔布置如圖4所示。依次按順序1#-2#-3#-4#采區進行爆破回采，405 m水平以上礦體由于礦塊周圍三面為采空區，屬于獨頭進路，同時受T206采空區地壓影響大，因此，首先對1#采區進行回采，切斷T106單元頂部壓應力，為下部安全回采創造條件。由于1#采區只有獨頭進路，為確保安全、完成回采工作，為此，在回采爆破過程中，加強地壓監測工作，采用強采強出的方式，在一個地壓活動周期內回采結束1#采區。

圖4 T106單元采準工程及炮孔布置

2#采區礦體連續性好，礦體厚度達到51 m，礦石品位高：平均錫品位0.97%，鋅品位3.17%。為提高品位礦石回收率，降低貧化損失，2#采區首先采用空場法從396～355 m水平進行中間掏槽，然后在396 m水平進行放頂爆破，崩落頂板，垮通405 m水平殘礦，頂板與405 m水平殘礦形成覆蓋層。355 m水平進行拉底做底部出礦結構，礦石集中在355 m水平塹溝內，利用出礦聯道與出礦川對塹溝內的礦石進行均勻出礦，使礦石層平穩下降，減少頂部廢石混入。355 m水平在回采后期采用后退式崩落法回采出礦川與出礦聯道。

3#、4#采區在2#采區回采結束后，以采空區為自由面，采用后退式崩落法進行回采。

3 組合式崩落法應用效果分析及注意事項

3.1 組合式崩落法應用效果分析

92#礦體T106單元成功回采，未發生安全事故，達到了設計預期的效果。

(1)1#采區采用崩落法順利回采，成功切斷頂部及周圍地壓應力。

(2)2#采區在中間掏槽爆破過程中，周圍及頂板礦柱均未受到地壓影響，成功實現掏槽及放頂爆破。

(3)92#礦體T106單元2#采區放頂爆破總裝藥量22.5 t，崩礦量為9萬t，每米崩礦量21.6 t，炸藥單耗0.25 kg/t。集中底部出礦生產能力達到1 500 t/d。單元綜合回收率84.2%，平均出礦貧化率19.5%，損失率9.5%。

3.2 注意事項

(1)T106單元在回采過程中，受回采爆破震動影響，底部出礦結構的出礦聯道及出礦川受到一定的破壞，西邊運輸道頂板在大爆破后垮落40 m×4.5 m×1 m的滑板[6]。因此，在底部出礦結構掘進結束后，提前對周圍頂板及重要礦柱進行預支護，確保開采過程中底部巷道的穩固。

(2)加強底部出礦管理工作，確保每條出礦川均勻出礦，并留有墊層，保護底部出礦結構楔形礦柱在崩落頂板時不受破壞。

(3)加強爆破作業管理，控制下向φ110 mm孔裝藥量，采用間隔裝藥，減小同段起爆藥量。

4 結 語

通過對92#礦體T106單元的開采，表明組合式崩落法適合于銅坑礦92#礦體的開采，實現了開采過程中切斷頂部地壓應力與整體單元安全高效回采的目標，有效避免底部礦石回采過程的地壓安全問題，為92#礦體類似開采技術條件采場提供一種可靠的技術參考。

[1] 萬串串，陳 何，羅先偉，等.銅坑礦92#礦柱群Ⅱ采區大規模高效回采技術研究[J].金屬礦山,2013(4):29-31. Wan Chuanchuan,Chen He,Luo Xianwei,et al.Study on large-scale mining technology of mining area II in 92 Pillar Group in Tongkeng Mine[J].Metal Mine，2013(4):29-31.

[2] 李小元.側向崩落法在某鉛鋅礦的應用[J].采礦技術，2013,13(2):7-9. Li Xiaoyuan.The application of lateral caved ore method in a certain lead-zinc mine[J].Mining Technology，2013,13(2):7-9.

[3] 綦曉磊.無底柱分段崩落法在獲各琦銅礦頂柱回收中的應用[J].有色金屬：礦山部分，2013,65(2):19-21. Qi Xiaolei.Application of non-pillar sublevel caving method for top pillar recovery in Huogeqi Copper Mine[J].Nonferrous Metals：Mining Section， 2013,65(2):19-21.

[4] 褚洪濤.組合式崩落采礦法試驗研究[C]∥長沙礦山研究院建院50周年院慶論文集.長沙：長沙礦山研究院，2006：23-25. Chu Hongtao.An experimental research in composite caving method[C]∥Build court procedings of 50 anniversary of Changsha Institute of Mining Research.Changsha:Changsha Institute of Mining Research,2006:23-25.

[5] 焦建明.東坪金礦分段礦房分段崩落組合采礦方法研究[J].有色金屬：礦山部分，2006(4):6-7. Jiao Jianming.Study on combinateal mining methods of sublevel room and sublevel caving in Dongping Gold Mine[J].Nonferrous Metals:Mining Section,2006(4):6-7.

[6] 吳 強，馮 銳，潘家彬.銅坑礦中深孔爆破震動衰減規律研究[J].礦業工程，2013,11(2):38-40. Wu Qiang,Feng Rui,Pan Jiabin.Research on attenuation law of medium-length hole blasting vibration of Tongkeng Mine[J].Mining Engineering，2013,11(2):38-40.

(責任編輯 石海林)

Application of Combined Caving Method in 92#Orebody of Tongkeng Mine

Shi Fuwen1Li Ming1Luo Xianwei1Wang Ming2

(1.TongkengMine,ChinaTinGroupCo.Ltd.,Hechi547207,China; 2.68612Troops,Yinchuan750001,China)

There are a wide range of overlapping areas between 92#and 91#orebodies.During mining activities of 91#orebody,many goafs were formed in the overlapping area with 92#orebody,which develops a loose collapsed circumstance and causes mining technical condition of 92#orebody be exceptionally complicated due to huge goafs and numerous caving.Some stopes are faced with problems like only one access to stope in upper ore medium levels with goafs on the three sides,two accesses in central levels and whole accesses in nether level,so it is difficult to realize mining with a single open stoping method or caving method,and it may accompany with low recovery ratio and be susceptible to geostress and upper ash.Taking T106 stope of 92#orebody as a test case and with full use of the previous engineering,T106 stope is extracted efficiently and safely by cutting off top geostress with combined caving method based on mining experiences of caving and open stoping method,which ensures mining safety below.It provides a technical reference for other stopes with similar mining conditions as 92#orebody.

Combined caving method,Open stoping,Geostress,Compensating space,Trench-shaped sill pillar

2014-05-04

石富文(1986—)，男，助理工程師。

TD853.36

A

1001-1250(2014)-08-033-04