深孔落礦階段空場嗣后充填法礦柱回采工藝

何 磊，馬維清，李軍峰，王清河

（中國華冶科工集團有限公司，北京 101760）

某鐵礦礦體厚度平均約90m，礦房高度均為60 m，平均品位TFe30%，礦體傾角34°～55°，原生磁鐵礦f = 8 ～10，堅硬致密，礦體完整，礦體質量中等，工程地質條件中等。采場垂直礦體走向布置，礦塊劃分為一個礦房和一個礦柱，礦塊長度為礦體厚，礦房、礦柱寬度均是15m，礦塊高度為60m，底部結構即拉底空間高15m，大規(guī)模落礦高度 45m。回采時先采礦房，經過一段時間的回采，首采中段礦房已回采完畢，進入礦柱回采階段。礦柱回采時，其兩側礦房已經回采、充填結束。因為礦柱兩側的礦房采空區(qū)已經使用尾砂膠結充填，由于回采礦房過程中邊幫有垮塌現(xiàn)象，造成充填體大量侵入礦柱，致使階段礦房嗣后充填采礦法應用于礦柱回采時爆破落礦實施難度加大，另外底部需在充填體內布置出礦進路也是需要解決的關鍵難題[1，2]。

1 礦柱回采的采切工程布置

1.1 出礦水平采準切割施工

礦柱回采主要有出礦進路、切割巷及切割天井施工，受礦巷和出礦巷利用原有礦房出礦巷，根據(jù)受礦巷、出礦巷所揭露的礦體形態(tài)布置出礦進路、切割巷，最后進行切割天井的施工[3]。切割巷應布置于礦房中心偏下盤位置，方便中孔爆破施工。切割井超出中孔拉底高度500mm以上，確保中孔拉槽高度，從而保證中孔拉底效果。

出礦進路布置盡量避開原礦房回采時的出礦進路，以減少進路在充填體內的長度。出礦進路單側布置，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況在受礦巷內均勻布置，以便最大限度出礦，降低礦石損失。部分出礦進路在充填體內掘進，應在每掘進循環(huán)后即時支護，出礦水平采準工程布置如圖1所示，出礦進路支護方式見圖2。通過強化支護確保充填體穩(wěn)定的同時保證施工作業(yè)人員的安全，同時保證鏟運機順利出礦。

圖1 底部采準、切割布置圖

圖2 充填體內出礦進路支護形式

1.2 鑿巖水平采切施工

上部回采爆破水平采切施工主要有下盤聯(lián)巷、鑿巖硐室、上盤聯(lián)巷的施工，采切施工中，可以根據(jù)相鄰礦房揭露的礦巖情況適當調整。下盤聯(lián)巷依據(jù)相鄰礦房揭露的礦巖情況布置，直接從原礦房下盤聯(lián)巷內開口，可以縮短采切時間。鑿巖水平鑿巖硐室布置兩側預留1.5m礦壁，保護充填體不受后續(xù)爆破影響。礦柱鑿巖硐室掘進斷面為12m×3.6m矩形斷面。上盤聯(lián)巷及時上盤回風巷貫通，形成回風系統(tǒng)。上盤聯(lián)巷掘進斷面為3.5m×3.5m三心拱斷面。在鑿巖硐室施工過程中應注意，因礦房回采個別不規(guī)則處見充填體時適當調整鑿巖硐室間柱布置。

2 中深孔施工及拉底爆破

下部采準工程結束后即可進行中深孔施工，采用YGZ90型導軌回轉鑿巖機，鉆鑿上向65mm扇形炮孔。炮孔排距1.6m，扇形面積124.89㎡，單排炮孔總長度97.6m。中深孔施工結束后可進行中深孔拉底爆破，單次爆破排數(shù)以6~8排為宜。爆破過程中適量出礦，滿足下次爆破空間即可。中深孔布置參數(shù)見圖3。

排位布置上應根據(jù)礦體上下盤傾角合理布置。上盤位置一般從礦巖界回撤2~4排，減少礦石貧化。下盤位置一般過礦巖界2~4排，減少下盤坡面堆礦量。拉底爆破出礦出至出礦進路頂板位置即停，如此既可保證爆破空間，又可確保底部結構不受爆破沖擊破壞。

3 采場回采工藝

3.1 深孔爆破回采

3.1.1 炮孔布置

上部采切工程和中深孔拉底結束后可進行深孔施工，采用T-150型潛孔鉆機鉆鑿下向165mm垂直深孔。深孔布置參數(shù)為：排距3m、孔距3m/2.5m、邊孔排距1.5m。深孔布置如圖3所示。

圖3 階段礦柱深孔布置示意

3.1.2 炮孔施工工藝

采場采準準備完成以后，由測量技術人員根據(jù)設計對采場頂板進行放線定位，并用紅色油漆標定孔位。大孔鉆機移動至孔位正下方，大孔操作工利用坡度規(guī)對中心桿進行校正，通過液壓撐桿進行上下加壓固定，施工過程中時常對鉆桿角度進行測量觀測，如發(fā)現(xiàn)偏斜及時調整角度，炮孔施工完成以后，及時提桿，下放孔口套管，以防止孔口破碎或廢石落入。

3.1.3 爆破回采

回采爆破是采礦的重要環(huán)節(jié)，其主要內容有掏槽、擴槽、破頂、側崩等。掏槽和擴槽是為深孔爆破創(chuàng)造自由空間，破頂和側崩則開始規(guī)模回采礦石。爆破的主要工序為：清孔→裝藥→聯(lián)線→起爆。

清孔工作一般在爆破前一天完成，主要內容有清理炮孔內積水、清除孔口導向筒、測量炮孔深度等工作。孔內積水和孔口導向筒影響裝藥，必須將其清理干凈。

裝藥工作當班進行，掏槽時采用連續(xù)不耦合裝藥結構，其余均為間隔不耦合裝藥結構，但周邊孔和正常孔裝藥結構不同，如圖4所示。堵孔采用河沙或礦粉堵塞，孔底堵塞長度大于1.5m，孔口堵塞長度為2m～3m；裝藥結構采用多層球狀藥包空氣間隔裝藥，分層裝藥量為25kg~36kg，層間空氣間隔使用長度1.2m竹筒；邊排孔超前，呈一字形起爆；段間微差間隔25ms~50ms。

圖4 深孔裝藥示意圖

聯(lián)線工作在當班最后進行，待檢驗爆破線路暢通無誤并拉閘后開始聯(lián)線。一般采用“V”型聯(lián)線法，即使用毫秒導爆管雷管控制起爆順序。

3.2 集中出礦

礦房回采完畢后開始集中出礦，短期內將礦房存礦迅速清理干凈，及時封閉并充填。集中出礦可以有效防止充填體垮塌以及爆破沖擊對出礦進路的破壞。扇形深孔爆破出礦不超過出礦進路眉線，深孔爆破出礦不超過單次爆破崩礦量的40%。

4 結語

對于應用深孔落礦階段空場嗣后充填采礦法的礦山，在礦房回采結束后，礦柱回采工藝有諸多區(qū)別于礦房回采的環(huán)節(jié)。

（1）礦柱回采出礦水平采準工程布置出礦進路采取單進路布置方式，穿穿充填體出礦進路的支護方式采取鋼拱架+網噴聯(lián)合支護。

（2）鑿巖水平鑿巖硐室布置兩側預留1.5m礦壁，保護充填體不受后續(xù)爆破影響。在鑿巖硐室施工過程中應注意，因礦房回采個別不規(guī)則處見充填體時適當調整鑿巖硐室間柱布置。

（3）礦柱回采大量爆破落礦時，尤其要注意周邊孔的爆破。周邊孔裝藥結構采用多層球狀藥包空氣間隔裝藥，分層裝藥量為25kg~36kg，層間空氣間隔使用長度1.2m竹筒，邊排孔超前，呈一字形起爆。