潛孔鉆機在柿竹園礦礦柱回采中的應用

陳國輝

(湖南柿竹園有色金屬有限責任公司， 湖南郴州市 423037)

0 引言

柿竹園多金屬礦井下300 m×300 m采區(qū)范圍內遺留礦柱的回采一直采用YGZ90鉆機鑿巖。隨著開采的進行和采空區(qū)規(guī)模的增大，地壓導致臨近空區(qū)的礦柱破壞嚴重。對于前期沒有進行鑿巖的礦柱，人員已無法進入礦柱中的鑿巖巷內作業(yè);對于已經進行過鑿巖作業(yè)的礦柱，礦柱的破壞導致炮孔變形或人員根本無法進入，進而導致無法進行裝藥爆破。由此導致前期采準工程的浪費及采場爆破大塊率升高等問題，因此，有必要研究出一種新的回采工藝來取代上述YGZ90鉆機鑿巖的回采模式。經礦山技術人員近一年來的探索研究，成功的將大直徑潛孔鉆機運用到群空區(qū)條件下礦柱回采的鑿巖，并總結出一套成熟的回采工藝。該工藝具有作業(yè)安全、成本低、效率高及勞動強度低等優(yōu)點，為類似礦柱的回采提供了一種新的思路和方法。

1 礦山概況

柿竹園多金屬礦屬于特大矽卡巖型礦床，整個礦體呈透鏡狀產出，賦存標高385～640 m。礦山水文地質條件簡單，且地表允許塌陷。

礦山前期開采的礦體分布在井下300 m×300 m的范圍內，標高514～558 m。采區(qū)內劃分為4個盤區(qū)，由P1～P55條南北平巷切割而成，東西向由C1～C10巷垂直切割成36個礦塊。每個礦塊長75 m，寬35 m，其中礦房長64 m，寬20 m，房間礦柱長64 m，寬15 m，盤間礦柱長35 m，寬15 m［1-3］。房柱回采時在垂直方向上劃分為514，525，536，547四個分段。一步驟礦房(占60%礦量)已全部回采完畢，余下礦體(占40%礦量)以礦柱的形式存在。該部分礦柱的回采為本文主要研究對象。

2 礦柱回采鑿巖工藝介紹

一直以來，514～558分段礦柱回采均采用YGZ90鉆機鑿巖。隨著連續(xù)開采的進行，井下空區(qū)規(guī)模日益擴大，礦柱承受的地應力也越來越大。受此影響，礦柱剝離日益嚴重，安全形勢嚴峻，YGZ90鉆機鑿巖回采礦柱的工藝越來越不能適應實際生產的要求［4-5］。經分析論證，該類礦柱回采采用大直徑潛孔鉆機鑿巖能有效克服YGZ90鉆鑿巖工藝的不足。

2.1 YGZ90鉆機鑿巖工藝

YGZ90鉆機主要用于鉆鑿垂直扇形孔或垂直孔。炮孔排距1.2 m，孔底距2.2 ～2.6 m，房間礦柱內的鑿巖巷規(guī)格為2.7 m×2.7 m，巷道布置如圖1所示，單排炮孔布置如圖2所示。

圖1 YGZ90鉆機鑿巖采準工程布置示意

2.2 潛孔鉆鑿巖工藝

潛孔鉆機用于鉆鑿垂直扇形孔。炮孔排距2.4 m，孔底距3.2～3.6 m，房間礦柱內的鑿巖巷規(guī)格為3.0 m×2.7 m，巷道布置如圖3所示，單排炮孔布置如圖4所示。

3 兩種工藝比較分析

圖2 YGZ90鉆機鑿巖單排炮孔布置示意

上述兩種鑿巖方案的主要優(yōu)缺點對比見表1，從中可以看出，采用潛孔鉆機鑿巖，無需進入礦柱中鑿巖作業(yè)，作業(yè)安全能得到很好的保障;采準掘進工程量小，效率高，成本低。

根據各材料的報價，可以得出不同鑿巖方式下的單位采礦成本，如表2所示。從表2中可以看出，采用潛孔鉆機鑿巖方式回采礦柱能顯著降低單位采礦成本，經濟效益顯著。

4 結論

目前，潛孔鉆鑿巖回采礦柱的工藝已在柿竹園多金屬采推廣使用，并在2011年井下821 t特大爆破、350t回采大爆破及165t井下破裂礦柱的回采爆破中均得到運用，并取得良好的爆破效果，累計為公司直接節(jié)約掘進成本162萬元，采礦單位成本也在逐年下降。通過上述比較分析可得出以下結論:

表1 兩種鑿巖方案優(yōu)劣對比

表2 主要經濟指標對比

圖3 潛孔鉆機鑿巖采準工程布置示意

圖4 潛孔鉆機鑿巖單排炮孔布置示意

(1)采用潛孔鉆鑿巖回采礦柱，無論是前期的采準掘進，還是后期的回采爆破施工，作業(yè)人員都只需在較為安全的盤間柱邊上作業(yè)，無需進入較為破碎的房間柱內作業(yè)，對井下的安全生產、安全管理都起到積極的作用;

(2)運用潛孔鉆鑿巖回采礦柱，鉆孔直徑徑大，炮孔的微小變形不會影響其裝藥爆破，同時也不會因礦柱破壞而造成前期采準工程報廢的現象;

(3)采用潛孔鉆鑿巖回采礦柱時，單位采礦成本較原工藝得到顯著降低，同時采場生產效率得到提升，能顯著改善企業(yè)的經濟效益。

［1］謝世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2007.

［2］李愛兵，李庶林，陳際經，等.柿竹園金屬礦床開采方案確定的數值模擬研究［J］.巖土力學，2014，25(S):463 －467.

［3］長沙有色冶金設計研究院.湖南郴縣柿竹園多金屬礦床初步設計說明書［R］，長沙:長沙有色冶金設計院有限公司，1977.

［4］曹華鋒.分層礦柱回采及天井采礦的爆破工程實踐［J］.采礦技術，10(1):77 －78.

［5］袁節(jié)平，宋嘉棟，歐任澤.地下中深孔大規(guī)模爆破的研究與實踐［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，28(1):76 －80.