嵩縣金牛公司留礦采礦法礦柱回采方案研究

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714223

摘要：目前，資源緊張正嚴重制約著金牛公司生產的可持續發展，有效回采礦柱是解決該問題的一條重要途徑。文中針對金牛公司礦山開采的技術經濟條件，介紹了留礦采礦法礦柱回采的有效方案，不僅對金牛公司生產有指導作用，對同類礦山也有一定借鑒意義。

關鍵詞：留礦采礦法；礦柱；回采方案

留礦采礦法是金牛公司各礦區長期以來所運用的主要采礦方法。由于各礦區分布分散，礦體產狀復雜多變，在留礦采礦法的具體應用上出現了以普通淺孔留礦法和全面留礦法為主，各種留礦法變形方案為輔的局面。多年的開采已在礦山各中段殘留了大量礦柱（估計所占礦量總計不下20萬噸）。為了避免因急功近利思想盲目回采礦柱而造成資源浪費和在安全前提下最大限度地回收礦柱礦石以緩解日益緊張的供礦矛盾，系統地研究一下礦柱回收方案已成公司生產技術工作的當務之急，同時，這對其它應用留礦法的礦山也有一定借鑒意義。

1 確定留礦采礦法礦柱回采方案時的考慮因素

留礦采礦法礦柱回采方案一般應根據礦體賦存條件，礦房回采結束后，采空區所處充填狀態，礦柱所處狀況（形狀、空間位置、完好性，礦柱中原有巷道的狀況，礦房回采結束后對礦柱礦體二次圈定工業合理邊界品位等），地表是否允許陷落以及回采礦柱的技術組織要求等進行綜合考慮選擇，對幾種可能采用的回采方案要進行技術經濟比較，選出最優方案。

2 留礦法采礦法礦柱回采順序的確定

留礦采礦底柱因受放礦巷道切割嚴重，對圍巖的支撐能力很差，頂柱受剪應力和彎曲應力，只能承受部分載荷，而間柱由于厚度大且連續，是支撐圍巖的主體部分。因此，為了保證礦柱回采方案符合安全、經濟、合理的原則，在進行留礦采礦法礦柱回采時一般應先采上中段，后回采下中段，同一中段先采上盤后采下盤礦塊，礦柱沿主要開拓巷道方向先采里面后采外面礦塊礦柱的后退式回采順序。同時，考慮到底柱在其上部礦柱（間柱、頂柱及上中段底柱）回采時，具有方便出礦和緩沖機械沖擊的作用，因此，礦塊垂直方向上，一般宜按照先回采頂柱和上中段底柱，再回采間柱的順序進行。

3 留礦采礦法礦柱回采的具體方案

3.1 頂底柱的回采

3.1.1 利用中深孔，深孔爆破技術進行回采

利用深孔、中深孔爆破技術回采頂底柱具有適用范圍廣、作業安全、采切工程量少等優點，尤其是適用金牛公司店房礦區開樣的礦體在中厚以上，礦塊較長，頂底柱較厚度的留礦采礦法頂底柱的回采。

對于底柱的回采，可以將礦塊底部的穿脈，沿脈運輸巷道等現有工程進行適當擴大后作為鑿巖硐室，然后利用中深孔鑿巖機在底柱中鑿以束狀布置的中深孔，而對于頂柱的回采，可以在礦塊天井臨頂端的間柱中施工鑿巖硐室，利用中深孔，深孔鑿巖機在頂柱中鑿以水平扇形或束狀布署的炮孔。對于炮孔的起爆，一般采用電雷管或導爆索導爆管，而禁止以導火索引爆，炸破時按秒差、毫秒差、半秒差方式起爆，先起爆頂柱，后起爆頂柱上方的底柱。

運用深孔、中深孔爆破技術回采頂底柱應注意以下幾點：

1）由于采用扇形布孔，炸藥分布不均，爆破容易產生大塊。為降低大塊產出率，可采用小抵抗線爆破技術，即在保持孔網面積S=a×w（孔間距×最小抵抗線）和單位炸藥消耗量基本不變的情況下，減少最小抵抗線W，增大孔間距a，使炮孔密集系數m（m=a/W），為3～6（普通爆破法m=0.8～1.2），小抵抗線爆破，反射波能增強，既增加了自由面礦石的片裂作用，也加強了徑向裂隙的延伸，為后排炮孔的炸破創造了良好的破碎條件。但是，減少抵抗線要有個合理界限，抵抗線過小，不能有較大的破碎體積，甚至炮孔間可能殘留脊部礦石，有關試驗研究表明，最佳的抵抗線應為一般爆破法抵抗線值的1/2左右，這種爆破技術，能顯著地減少大塊產生率。

2）由于采用扇形布孔，方向相對的炮孔的底端位置一般最小抵抗線較大，為保證爆破效果，設計炮孔時，可以使炮孔底端相互錯開并保持一定的超前距離。也可以采用復式裝藥設計方法（即在炮孔下靠近底部分用耦合裝藥，裝密度高，威力大的炸藥，而前端由于炮孔密集裝藥，線密度可取下部裝藥一半），以減少粉礦和大塊產生率。

3）頂底柱回采落礦前，如果下部采場為空場大量放礦結束狀態，應在下部礦柱上邊保持一定礦量，以減輕落礦時的沖擊作用和氣浪對底部巷道及設備的破壞。

3.1.2 頂底柱礦房同時向上回采

在上中段采礦（包括間柱及頂柱回采）和放礦工作已經結束和不影響上階段運輸平巷的前提下，頂柱和上中段底柱可隨礦房同時向上回采。一般作業時可在頂中首先掘1～2個小井，做為回采自由面，然后在爆堆上向頂柱鉆鑿淺孔或深孔落礦；頂柱采完后，再上采底柱，當底柱回采至最后一個分層時，可用密集布孔方式一次打完所有炮孔，然后一次起爆，以保證作業安全和落礦效果。這種回采方案目前已在東灣礦區采礦生產中取得初步成功。

采用這種方案，可以盡量減小回采過程中的礦石損失率和貧化率，有利于減少大塊產出率。一般適合于急傾斜薄礦脈的留礦法開采，且尚未大量放礦時的采場或結合三強作業而運用。

3.2 間柱的回采

3.2.1 運用深孔，中深孔爆破技術回采

在回采小南溝礦區和店房礦區的緩傾斜，傾斜和急傾斜中厚以上、下盤圍巖均較穩固的礦體中的間柱時，可先在間柱中每隔一定距離（視鑿巖機鉆孔深度和中段高度而定），施工鑿巖硐室，以礦房空區或天井為自由面布設上向扇形炮孔，一般排距離1.3～1.5m，孔底距1.5～1.8m，裝藥后采用電雷管或導爆索一次起爆。

3.2.2 淺孔爆破法

一般適用于回采中厚以下礦體的留礦采礦法礦柱回采，先以天井或聯絡道作為鑿巖巷道，在間柱中鑿以扇形孔。一般有三種落礦方案：一是隨采場放礦由上而下分段爆破方案，二是礦石快要放完前，以采場全高一次爆破方案，三是利用原天井下部做溜井，上部行人，用淺孔留礦法自下而上回采。

3.3 采場內支撐礦柱的回收

用人工礦柱代替支撐礦石礦柱法

由于小南溝金礦區為緩傾斜碎裂蝕變巖金礦體，在以前所運用的留礦全面法采礦過程中，殘留了大量礦石礦柱難以回收，為此，建議在以后的采礦過程中，用人工礦柱代替留設的礦石礦柱來維護頂板安全。具體措施為：在上采過程中，先根據需要預留礦石礦柱，待礦石礦柱周圍附近礦石采完后，根據頂板圍巖結構及受力狀況，在旁邊用水泥混凝土或高水速凝材料構筑人工礦柱，借以維護頂板穩定，待人工礦柱強度上來之后，再回采掉預留的礦石礦柱。

4 結語

（1）目前，在嵩縣金牛公司七個采區中，已經或即將進入礦柱回收期的礦塊不下三十個，由于它們的賦存狀態（傾角、厚度、礦巖穩固性等）復雜多樣，回采時的技術經濟條件不盡相同，限于篇幅，文中不能逐個列舉其礦柱回采具體方法，具體設計各個礦塊所留礦柱的回采方案時，可結合具體條件，通過技術經濟比較兒綜合分析加以選定。

（2）本研究的完成為金牛公司大量留礦采礦法礦柱的回采作業順利進行提供了依據，同時，對其它采用留礦法的礦山也有一定的借鑒意義。目前，它已在金牛公司幾個采區的礦柱回采生產中初見成效，預計年可回采礦石10萬余噸，可為企業創經濟效益300余萬元。

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作者簡介：郭瑞杰（1982），男，河南洛陽人，采礦助理工程師，從事礦山采礦技術及管理工作。