分段留礦階段崩落采礦法在極破碎礦體中的應用

王冠男，袁 野，童大志，曲展鵬，張 碩，紀曉東

（赤峰山金紅嶺有色礦業有限責任公司，內蒙古 赤峰 025450）

近年來我國的礦產資源開發不斷向規?；l展，同時由于采礦技術不斷優化升級，開采效率得到了有效提升。其中分段留礦階段崩落采礦法就是針對極破碎礦體的一種回采方式，它能夠有效保障礦體的安全、高效回采。本文以某礦體為例，對分段留礦階段崩落采礦法在實踐中的應用進行了具體的分析研究。

1 分段留礦階段崩落采礦法相關情況介紹

崩落采礦法在采礦中普遍使用到的較為簡單的采礦方法，主要是在采挖時沿著礦體邊界挖出環形的運輸巷道，同時在礦體上盤或下盤開挖出切割巷道，形成一定的空間，然后在塹溝中向上方鑿出扇形的炮孔進行爆破作用，最后進行回采的一種采礦方式。

2 礦體開采工程介紹

以某礦體為例，其主要含有鉛、鋅等多種有色金屬礦體。該礦體的特點是暴露面積小且含礦量僅為30%，開采環境較差，所以需選用適當的方式進行開采。加之礦山沒有膠結充填系統，為開采增加了一定的難度。

依據國內外對此類礦體的開采經驗，認為此礦的開采面臨以下幾個主要問題：一是礦巖已遭到損壞，增加了中深孔成孔難度。二是硫氧化后產生的熱能使溫度升高極容易引起炸藥自爆。所以需在開采前進行中深孔成孔實驗以及監測孔溫。此外結合開采的實際情況及現有工程，對開采過程進行多次討論和實驗，最終結合此礦的具體情況確定運用分段留礦階段崩落采礦法。此法讓采場上部的圍巖在誘導作用下冒落，無礦石在冒落時形成一定的沖擊低壓，在覆巖下放礦，從而達到預期的效果。

3 開采技術條件的具體要求

由于透鏡形成了不規則的形狀，鉛鋅品味僅9.1%，傾角在60°～90°范圍內，是急傾斜礦體的一種。礦體走向長度是50m，沿傾到+130m水平向下不做封閉處理，+166m水平方向逐漸尖滅。礦體厚度在3m～30m范圍內。礦體和圍巖并不堅固，且易破碎，同時界限也并不十分明顯，允許暴露面積非常小。整個礦體平均含礦量34.7%。

4 成孔試驗及孔溫監測

在進行中深孔成孔試驗時，因為礦體、圍巖具有易破碎的特點，中深孔能否完成，需要通過試驗進行確認。試驗時需要用鉆分別在礦體和圍巖鑿出兩排的炮孔，具體的參數和炮孔施工如圖1。

圖1 圍巖內炮孔施工（左）礦體內炮孔施工（右）

鉆鑿施工后每天對成孔要進行檢查和驗收。驗收人員使用橡膠管將其插入到孔中，當其到達孔底后，在橡膠管上標記出其與中深孔孔口重合部位，測量并記錄橡膠管入孔的深度，同時對比實際鉆鑿的長度，計算出成孔率。通過大約1周時間監測成孔，確保中深孔的成孔情況良好以防范出現塌孔情況。

其次是進行孔溫檢測試驗。為了防止自爆發生，必須對孔內的溫度進行檢測。在實際施工過程在，主要使用熱電偶進行溫度的檢測，即能把孔中具體的部位的溫度測量出來，又能對孔內的溫度進行持續、遠距離的安全監測。孔溫檢測試驗的具體方法是：先把電熱偶同顯示設備連接起來，接著把電熱偶送入到孔底部，查看顯示設備上的數值并將其記錄下來。在這個過程中，需要對不同的孔洞進行測量，同時要注意隨著時間的延長實時觀察溫度是否變化。如果孔底的溫度有所升高，只要在一分鐘左右能夠保持溫度，且最終溫度控制在22°左右，就不會引起炸藥自爆。

5 崩落采礦法的具體工藝流程和技術指標

5.1 崩落采礦法工藝流程

主要流程是布置采場及器械人員準備→采準切割→回采（包含巷道支護、鑿巖爆破、回采順序、采場通風、出礦）。各流程的具體操作如下：

布置采場及器械人員準備：依據整個礦體的走向對采場進行布置，采用分段回采(1)+130m至+139m水平段設為一個分段，高度設計為9m。（2）+139至+160水平段設計為另一分段，高度約20m。另外進路和鑿巖巷道各兩條，通風人行平巷、切割通風天井、穿脈橫巷各1條，其中切割通風天井的規格為1.5m＊1.5m，其它巷道規格為1.8m＊1.8m。人行天井4條，分別以采1、采2、采3、采4進行區分，規格為1.5m＊2.6m。漏斗各4條并做好數字標記，規格是1.8m＊1.8m的正方形。

采準切割：鑿巖巷道標高為+139m，進路標高要為+130m。切割通風天井要設置在靠近采1的一側礦體內，并同+169分段的回風平巷進行貫通。人行天井及漏斗必須要將上下段貫通起來，在礦體兩端使用采1、2、4進行布置，在中間用采3進行布置，同時沿著兩條進路均勻的布置漏斗。

巷道支護：對巷道進行支護主要原因在于礦體本身不具備穩固性，在爆破沖擊下容易對巷道造成損害，為了包含巷道需要采取支護措施。回采前對+130段的兩條進路進行支護，主要使用噴錨法，先選擇合適的錨桿，確定錨桿支護的間距、排距，選擇金屬鋼筋網，并運用混凝土噴層對其進行支護固定。

鑿巖爆破：在采準切割和巷道支護完成后，就可以進行鑿巖施工作業。在鉆鑿前確認好中深孔的排距、炮孔直徑、排面角后，方可使用鉆機在各個進路和鑿巖巷道進行鉆鑿，鉆出上向扇形中深孔。對各分段的炮孔要一次性完成鉆鑿，之后再依次進行爆破。一般采用擠壓爆破松動法，讓崩落的礦石對圍巖能起到支撐作用，目的是防范在爆破過程中圍巖產生大面積的塌落。炸藥一般使用2#巖石粉狀炸藥，將其裝在專門的器皿內，其密度為0.95克/立方厘米，每個中深孔中使用2支毫秒導爆管和導爆索，采用非電復式起爆法。

回采順序：（1）+139至+160水平段回采：把采1為作為自由面，并沿著礦體走向垂直布置中深孔，把+139m以上的邊部礦體拉開，使其成為一個切割槽。其此再以切割槽為自由面，在相應的鑿巖巷道鉆出扇形的中深孔，按次進行退采。（2）+130m至+139m水平分段回采時，主要以切割槽為自有面退采，一次爆破2或3組排炮孔，將其鏟運出礦，依次進行。

采場通風：具體來說是利用各分段運輸平巷的新鮮風流通過天井、出礦進路、漏斗進行回采。為防止其在崩落過程中產生的污濁風流發生擴散，利用回風切割天井，使其沿著回風巷道排出。如果工作面不利于通風，可以對局部進行扇抽式通風。每次爆破后的通風時間約半小時左右，直至排除有害氣體或粉塵。

出礦：在對上分段進行回采時，松動放礦需要將崩落的礦石量控制在21%～31%內。其中留礦量約60%，當進行下一分段出礦時，再將其全部出礦。分段留礦可以對礦石產生一定的誘導作用，同時也不會對地面產生沖擊低壓，確保了出礦施工的安全性。

5.2 崩落采礦法技術指標

相關的耗材數據見表1，回采經濟技術指標見表2。

表1 耗材數據

表2 回采經濟技術指標

另外在鉆鑿扇形炮孔時，要確保一次打孔成功，目的在于有效確?；夭沙龅V時的工作時間。在開采施工過程中要嚴格依據循環時間進行操作。從而保障施工作業的時間進度，以此來提高采礦的工作效率。

6 結語

綜上所述，在極破碎礦體中運用分段留礦階段崩落方式可以取得良好的作用。一是能夠應對和解決礦體安全性條件差的問題，同時有助于提高采場的生產力，在技術、經濟和安全性上均表現出良好的優勢，這對于開采同類型礦體具有重要的借鑒意義。二是由于沒有沖擊低壓，能有效防范因礦石冒落而產生的沖擊低壓。三是此法在運用過程中，施工工序、流程（鑿巖、爆破、出礦）等均在巷道內進行，施工安全性能夠得到保障，且不會對施工人員造成傷害。四是運用中深孔方式進行鑿巖施工，在對于人員的勞動強度要求不高的情況下，也能充分保障工作效率，如一次爆破就能夠產生大量礦石，具有很高的生產能力，提高了回采率。