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(zé)任公司)

無底柱分段崩落采礦法的整個(gè)回采過程都是在回采進(jìn)路中完成的。因此，回采進(jìn)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(jì)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(huì)直接使得炮孔變形，但會(huì)導(dǎo)致礦石涌出過多，第1排炮孔無法完全裝藥，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成第2排30°以下的炮孔無法裝藥，繼而嚴(yán)重影響爆破效果，產(chǎn)生懸頂現(xiàn)象，在出礦過程中會(huì)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(huì)對礦石流動(dòng)性產(chǎn)生影響，改變局部礦石的流動(dòng)速度，使得礦石在回收過程中提前貧化[1]。在分段高度、進(jìn)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(jìn)行分析，并對相應(yīng)的眉線破壞控制技術(shù)措施進(jìn)行研究，對于改善爆破效果、提高礦山經(jīng)濟(jì)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(diǎn)狀鐵白云質(zhì)粉砂質(zhì)千枚巖、細(xì)晶石英云母大理巖、條紋條帶狀石英細(xì)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(bǔ)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(jìn)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(jì)，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(dá)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(jìn)時(shí)，為避免巷道斷面規(guī)格達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(3.0 m×3.0 m三心拱)，進(jìn)行二次修繕，周邊孔間距及裝藥量均不合理，導(dǎo)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(huì)造成堵孔現(xiàn)象，出現(xiàn)懸頂?shù)惹闆r。

(2)回采進(jìn)路地質(zhì)條件差。四方金礦礦床屬微細(xì)浸染型淺成、中低溫?zé)嵋旱V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(jìn)路巖體越破碎，在爆破振動(dòng)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(shí)，孔口裝藥密度大，或單次爆破裝藥量過多，爆破產(chǎn)生的應(yīng)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(shí)，炸藥量控制不當(dāng)，對進(jìn)路造成破壞。

(4)支護(hù)工作問題。在破碎進(jìn)路未及時(shí)進(jìn)行支護(hù)或未采用合理的支護(hù)方式，導(dǎo)致頂板塌落。在支護(hù)前，進(jìn)行撬毛處理時(shí)，將頂板撬落過多，導(dǎo)致頂板抬高。

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

(6)回采進(jìn)路與沿脈運(yùn)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(yùn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)進(jìn)行刷幫處理。為避免下次爆破時(shí)部分炮孔無法裝藥，回采十字口時(shí)，會(huì)增加崩礦步距，炸藥量增加，會(huì)對進(jìn)路造成破壞。

3 眉線破壞控制技術(shù)

3.1 加強(qiáng)巷道掘進(jìn)及中深孔施工管理

對施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。在巷道掘進(jìn)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(shí)，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(hù)工作量[5]。進(jìn)行了中深孔爆破施工時(shí)，對排距、炮孔角度、排面進(jìn)行嚴(yán)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(shí)，中深孔排距為1.5 m，崩礦步距為4.5～6 m，采用導(dǎo)爆索-導(dǎo)爆管雷管復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)，孔口起爆，對周邊巷道及眉線影響嚴(yán)重，并且礦石損失多。在經(jīng)過多次爆破試驗(yàn)后，對爆破參數(shù)進(jìn)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(dǎo)爆索-導(dǎo)爆管雷管復(fù)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(hù)眉線的作用。

圖1 導(dǎo)爆索-導(dǎo)爆管雷管復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)

圖2 孔底起爆彈起爆

3.3 加強(qiáng)爆破施工管理

四方金礦前期在裝藥時(shí)，進(jìn)行全孔裝藥，每次爆破炸藥量過多。如在30643進(jìn)路進(jìn)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(jìn)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(yīng)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(hù)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(shí)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(jìn)行分級，根據(jù)支護(hù)等級采用合理的支護(hù)方式。破碎嚴(yán)重的地段，完成支護(hù)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測，如有必要，可進(jìn)行二次支護(hù)。

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(shí)(圖5)，回采巷道中總體應(yīng)力較小，應(yīng)力分布均勻，無較大的應(yīng)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(jìn)路滯后現(xiàn)象。當(dāng)進(jìn)路無法正?；夭蓵r(shí)，可采用斜眼、束狀眼等方式進(jìn)行松動(dòng)爆破，消除殘留實(shí)體對下部回采進(jìn)路的影響。

圖5 雙翼階梯式回采示意

4 應(yīng)用效果

四方金礦在采取上述眉線防護(hù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)路地質(zhì)條件差，回采進(jìn)路破碎嚴(yán)重，雖然采取了防護(hù)措施，但眉線破壞情況仍會(huì)發(fā)生。對于未進(jìn)行回采的礦塊，對回采進(jìn)路的掘進(jìn)及中深孔鑿巖施工進(jìn)行了嚴(yán)格要求，尤其在地質(zhì)條件差的地段，加強(qiáng)了支護(hù)工作，預(yù)計(jì)在回采該類礦塊時(shí)，眉線破壞現(xiàn)象將會(huì)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(yīng)的眉線破壞控制措施進(jìn)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。