無底柱分段崩落法在廠壩東邊坡采區的應用

龍晶晶，王軍權

（甘肅廠壩有色金屬有限責任公司，甘肅 隴南 742500）

無底柱分段崩落法具有回采效率高、成本低、采場結構簡單、安全性較高以及地壓管理簡單等特點，該采礦方法自20世紀60年代從瑞典引進到我國，便迅速在我國金屬礦山得到廣泛應用，尤其是在鐵礦山，據不完全統計，此開采方法在我國地下鐵礦山中占85%以上[1，2]。

無底柱分段崩落法是先將礦體劃分為若干中段，再把中段劃分為若干分層，由上分層向下分層逐漸進行回采，直至回采完整個礦體。回采結束后，上覆巖體充填整個采空區，以此來對地壓進行管理，故此開采方法是在地表允許陷落破壞的前提下使用的。廠壩鉛鋅礦東邊坡采區為原露天礦殘采區，為了提高資源回收率，降低回采成本，安全高效回采礦石，根據采區現狀采用無底柱分段崩落法回采是行之有效的好方法，并取得了良好的效果。

1 采區概況

廠壩鉛鋅礦東邊坡采區為獨立系統，采用平硐～溜井～斜坡道聯合開拓，采礦系統已全部形成，現年生產能力為54萬噸。采區巖層為一傾向南西的單斜構造，區內巖石主要為片巖、大理巖、結晶灰巖及花崗閃長巖，屬堅硬-半堅硬巖石。

采區內主要開采Ⅰ號礦體，礦體頂底板圍巖均為結晶灰巖抗壓強度較大，比較穩定，故回采巷道一般不需要支護。Ⅰ號礦體長約300m，傾角40°～70°，平均水平厚度16.2m，似層狀，分枝復合及膨縮現象明顯，礦體邊界不明顯。采區內有用工業礦體80%的礦石量位于當地基準面以上，用水平排水坑道能有效排出地下水，有利于礦山開拓和生產，水文地質條件屬簡單偏中等。

2 無底柱分段崩落法應用

現采區內主要回采1250m中段和1202m中段，1250m中段由1278m、1264m及1250m3個分層組成，1202 m中段由1238m、1226m及1215m3個分層組成，各分層采場布置和回采工藝相同。現以1250m中段1250 m分層為例，其采場及采準切割工程布置如圖1所示。

圖1 1250 m分層采場及采準切割工程布置圖

為了提高出礦量，現采區多分層同時回采，每中段回采順序自上而下，且上分層回采速度超前于下一分層。采場內礦塊布置形式因地質條件不同，分為沿走向布置和垂直走向布置兩種形式。每一分層下盤圍巖中布置人材井和溜井。人材井是為了方便設備、材料以及人員進入采場，溜井是將各中段爆破的礦石放至1202m主平硐，用14t電機車牽引10m3固定式礦車運至選廠。

（1）結構參數與采準巷道布置。廠壩鉛鋅礦東邊坡采區將礦塊沿走向和垂直走向兩種布置形式，具體因地質條件而定，但兩者布置形式其礦房長度均為20m，寬度為礦體厚度。中段高度也因地質條件等因素綜合考慮，最終確定為48m，1250m中段各分層高度為20m和14m，1202m中段各分層高度為12m。溜井和人材井均布置在下盤圍巖中，與運輸平巷相通。回采巷道間距為10m，其斷面尺寸為2.8m×2.8m，上下分層的回采巷道布置時要保證相互交錯，確保將上分層回采巷道之間的殘余礦石進行徹底回收。

（2）采準切割。回采巷道掘進至礦體上盤超出2 m時停止，然后在礦體上盤沿礦體走向開掘切割槽，目的是在回采爆破時提供爆破自由面及補償空間。然后再切割平巷中每隔20 m掘進切割天井，并以切割天井為自由面，兩側逐排爆破形成切割槽。

（3）回采工作。廠壩鉛鋅礦東邊坡采區回采順序自上而下，由礦體上盤向下盤回采，同時回采的中段為1250m和1202m2個中段，回采分層為1278m、1264 m、1250m、1238m及1226m5個分層（1215m為殘采分層）。

回采工作主要由落礦、出礦和通風組成。采用YGZ-90型鑿巖機鑿上向扇形中深孔，孔徑60 mm。為了將1264 m分層回采巷道之間的殘余礦石進行徹底回收，需將1264 m和1250 m上下兩分層的回采巷道交錯布置。1250 m分層11#回采巷道中深孔共38排，第1排～3排為斜排，排距為0.2m，第4排～5排排距為1m，第6排～38排排距為1.2 m。孔底距為1.5m～2.2m，排面線方位角與回采巷道中心線垂直，排面角為90°。

為了提高爆破效果，在很大程度上降低大塊率，必須提高裝藥質量，采用BQF-100型裝藥器裝藥。為了確保返粉率≦5%，在裝藥前，需對炸藥拌以1%的水。1250m分層11#回采巷道延米崩礦量為3.6 t/m，總延米數為6975.5m，總崩礦量為25111.8t。斜排為一次爆破，其余每兩排炮孔爆破一次，用導爆索及導爆管起爆。

爆破后采用ACY-2C型鏟運機將礦石從回采巷道運至3#溜井，并下放至1202m主平硐，用14 t電機車牽引10m3固定式礦車運至選廠。出礦時為了確保礦石品位達到選礦標準，需對出礦過程進行嚴格管理，必要時對不同回采巷道礦石進行搭配出礦。

由于回采巷道為獨頭巷道，調節風流較為困難，無法形成完整的回風系統，故在現場生產中，通過加大風量、在特殊位置架設局扇等措施滿足回采工作面的風量要求，從而確保安全生產。

（4）地壓管理。無底柱分段崩落法適用于地表允許陷落破壞。廠壩鉛鋅礦東邊坡采區為原露天礦殘采區域，為了確保其正常回采，生產中采用回采和強制放頂同時進行的方式形成覆蓋層，其厚度一般為2個分層高度，即20 m左右。隨著采深的增加，需將放出礦石量的1/4作為礦石墊層，隨著回采工作繼續推進，周圍巖石自然崩落，形成巖石墊層，在巖石墊層下面放出礦石墊層，從而確保了正常安全回采。

3 無底柱分段崩落法應用評價

廠壩鉛鋅礦東邊坡采區Ⅰ號礦體長約300 m，平均水平厚度16.2 m，年生產能力為54萬噸，為了達到此生產強度要求，必須采用安全高效的采礦方法，無底柱分段崩落法回采成本較低、采出礦結構簡單及安全性較高，具有較高的經濟效益。實踐表明，回采巷道為獨頭巷道，必要時架設局扇，但風量較大在一定程度上加速了回采巷道風化、氧化，應在日常生產中積極組織敲幫問頂工作，才能確保安全高效回采。