四方金礦回采巷道眉線破壞控制技術(shù)措施

涂旭東 潘 健 曲 巖 秦 超

(陜西鳳縣四方金礦有限責任公司)

無底柱分段崩落采礦法的整個回采過程都是在回采進路中完成的。因此，回采進路保持良好的穩(wěn)定狀態(tài)對于礦山安全生產(chǎn)、提高回采經(jīng)濟效益意義重大。四方金礦自采用無底柱分段崩落采礦法以來，眉線破壞現(xiàn)象常有發(fā)生，眉線破壞雖然不會直接使得炮孔變形，但會導致礦石涌出過多，第1排炮孔無法完全裝藥，情況嚴重時，會造成第2排30°以下的炮孔無法裝藥，繼而嚴重影響爆破效果，產(chǎn)生懸頂現(xiàn)象，在出礦過程中會出現(xiàn)卡斗過高現(xiàn)象，加大了二次破碎難度。此外，眉線破壞會對礦石流動性產(chǎn)生影響，改變局部礦石的流動速度，使得礦石在回收過程中提前貧化[1]。在分段高度、進路尺寸等采場結(jié)構(gòu)參數(shù)不變的情況下，隨著眉線破壞程度逐漸增大，礦石回收率和回貧差呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，而廢石混入率呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢[1]。因此，對該礦回采巷道眉線的破壞情況進行分析，并對相應的眉線破壞控制技術(shù)措施進行研究，對于改善爆破效果、提高礦山經(jīng)濟效益具有重要意義。

1 工程概況

四方金礦礦體主要賦存于受韌性剪切帶控制的蝕變帶范圍內(nèi)，含礦地層為中泥盆統(tǒng)星紅鋪組斑點狀鐵白云質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖、細晶石英云母大理巖、條紋條帶狀石英細晶大理巖。礦體圍巖為蝕變巖體，礦巖界線不清，呈漸變過渡關(guān)系[2]。巖石硬度中等，穩(wěn)固性好，但在局部斷層、揉皺及節(jié)理疊加的部位，巖石破碎，穩(wěn)固性較差。大氣降水下滲補給及構(gòu)造破碎帶裂隙水是礦坑水的主要來源，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。四方金礦開拓方式為平硐-盲豎井，采用無底柱分段崩落采礦法開采多年，分段高度有8，12.5，17 m 3種，進路間距12.5 m，排距1.7 m，崩礦步距3.4 m，邊孔角5°/30°。經(jīng)過15次回采爆破的統(tǒng)計，其中有11次出現(xiàn)不同程度的眉線破壞現(xiàn)象，破壞率高達73.3%，大大增加了后期回采爆破難度。

2 眉線破壞原因

(1)巷道成形差。巷道掘進時，為避免巷道斷面規(guī)格達不到設(shè)計標準(3.0 m×3.0 m三心拱)，進行二次修繕，周邊孔間距及裝藥量均不合理，導致超挖或存在裂縫，形成不規(guī)則巷道。在爆破影響下，造成眉線破壞，也會造成堵孔現(xiàn)象，出現(xiàn)懸頂?shù)惹闆r。

(2)回采進路地質(zhì)條件差。四方金礦礦床屬微細浸染型淺成、中低溫熱液礦床，受韌性剪切作用控制的蝕變帶整體展布方向與區(qū)域構(gòu)造軸線方向大體一致，礦體總產(chǎn)狀為25°～45°∠65°～80°，斷裂、節(jié)理等構(gòu)造交匯部位礦化最佳。礦體發(fā)育越好的進路巖體越破碎，在爆破振動及爆轟波的沖擊下，極易造成眉線破壞。

(3)回采爆破及二次破碎不規(guī)范。在回采爆破時，孔口裝藥密度大，或單次爆破裝藥量過多，爆破產(chǎn)生的應力波及爆轟波過于集中對眉線造成破壞[3]。在生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)大塊礦石卡斗情況，需要二次破碎時，炸藥量控制不當，對進路造成破壞。

(4)支護工作問題。在破碎進路未及時進行支護或未采用合理的支護方式，導致頂板塌落。在支護前，進行撬毛處理時，將頂板撬落過多，導致頂板抬高。

(5)回采順序?qū)е逻M路應力過于集中。在回采過程中遇到一些不可抗拒的因素，導致回采進路滯后或上下分段回采不符合超前要求，打破原有的應力平衡，對頂板、底板造成破壞。回采進路上部有未采實體，其承受上部實體的應力自重，易形成應力疊加，對進路頂板造成破壞[4]。

(6)回采進路與沿脈運輸?shù)澜粎R處的十字口暴露面積大，巖體往往比較破碎，加之該處為滿足鏟運設(shè)備運轉(zhuǎn)，會進行刷幫處理。為避免下次爆破時部分炮孔無法裝藥，回采十字口時，會增加崩礦步距，炸藥量增加，會對進路造成破壞。

3 眉線破壞控制技術(shù)

3.1 加強巷道掘進及中深孔施工管理

對施工人員進行技術(shù)培訓。在巷道掘進過程中有效控制周邊孔孔距及裝藥量，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。在技術(shù)成熟時，采用光面爆破工藝可對圍巖不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生爆破裂縫，使得巷道成形較好，也可減少支護工作量[5]。進行了中深孔爆破施工時，對排距、炮孔角度、排面進行嚴格控制。

3.2 優(yōu)化爆破參數(shù)、爆破網(wǎng)絡(luò)

四方金礦在開始采用無底柱分段崩落采礦法生產(chǎn)時，中深孔排距為1.5 m，崩礦步距為4.5～6 m，采用導爆索-導爆管雷管復式起爆網(wǎng)絡(luò)，孔口起爆，對周邊巷道及眉線影響嚴重，并且礦石損失多。在經(jīng)過多次爆破試驗后，對爆破參數(shù)進行了優(yōu)化，排距改為1.7 m，崩礦步距改為3.4 m，并且改善了爆破網(wǎng)絡(luò)，將原來的導爆索-導爆管雷管復式起爆網(wǎng)絡(luò)(圖1)改為孔底起爆彈起爆(圖2)，大大改善了爆破效果，起到了保護眉線的作用。

圖1 導爆索-導爆管雷管復式起爆網(wǎng)絡(luò)

圖2 孔底起爆彈起爆

3.3 加強爆破施工管理

四方金礦前期在裝藥時，進行全孔裝藥，每次爆破炸藥量過多。如在30643進路進行全孔裝藥(圖3)，崩礦步距為3.4 m，單次炸藥量為620.5 kg。進行優(yōu)化后，采用孔口間隔裝藥(圖4)，崩礦步距仍為3.4 m，單次炸藥量為370 kg，大量減少了單次爆破炸藥量，從而降低了爆破產(chǎn)生的應力波及爆轟波對眉線造成的破壞。

圖3 全孔裝藥示意

圖4 孔口間隔裝藥示意

3.4 改善支護方式

巷道的穩(wěn)定性與其所通過的礦巖工程質(zhì)量、暴露面積及使用時間關(guān)系密切，因此，對巷道按礦巖工程質(zhì)量、斷面大小、使用年限及其影響程度進行分級，根據(jù)支護等級采用合理的支護方式。破碎嚴重的地段，完成支護后應及時進行監(jiān)測，如有必要，可進行二次支護。

3.5 優(yōu)化回采順序

對于無底柱分段崩落采礦法而言，采用雙翼階梯式回采方式時(圖5)，回采巷道中總體應力較小，應力分布均勻，無較大的應力集中，生產(chǎn)效率高[6-7]。在生產(chǎn)管理中，合理安排了回采順序，避免出現(xiàn)進路滯后現(xiàn)象。當進路無法正常回采時，可采用斜眼、束狀眼等方式進行松動爆破，消除殘留實體對下部回采進路的影響。

圖5 雙翼階梯式回采示意

4 應用效果

四方金礦在采取上述眉線防護措施以后，眉線破壞現(xiàn)象大為改善。在1277分段3643礦塊，回采進路及炮孔已施工完畢，無法更改，僅對爆破網(wǎng)絡(luò)、參數(shù)進行了優(yōu)化，將原有的單翼回采順序調(diào)整為雙翼階梯式回采順序后，該礦塊眉線破壞現(xiàn)象很少發(fā)生。而在1265分段3623礦塊，由于該礦塊621進路地質(zhì)條件差，回采進路破碎嚴重，雖然采取了防護措施，但眉線破壞情況仍會發(fā)生。對于未進行回采的礦塊，對回采進路的掘進及中深孔鑿巖施工進行了嚴格要求，尤其在地質(zhì)條件差的地段，加強了支護工作，預計在回采該類礦塊時，眉線破壞現(xiàn)象將會極少出現(xiàn)。在最近15次的回采爆破中，只有4次出現(xiàn)眉線破壞現(xiàn)象，破壞率僅為26.7%。

5 結(jié) 語

分析了四方金礦回采巷道眉線破壞的影響因素，并對相應的眉線破壞控制措施進行了研究，使得眉線破壞率由73.3%降低至26.7%，可供類似礦山借鑒。