香爐山鎢礦礦柱安全回采工藝研究與應(yīng)用

李小鉆，程 超，曾廣輝

(江西省修水香爐山鎢業(yè)有限責(zé)任公司， 江西 九江市 332400)

0 引 言

香爐山鎢礦為緩傾斜厚大礦床，礦巖主要由角巖類及角巖夾花崗巖類組成，頂板以寒武系中統(tǒng)楊柳巖組硅質(zhì)角巖夾不純灰?guī)r為主，底板主要是燕山晚期細(xì)粒黑云母花崗巖[1-2]。以16號(hào)勘探線為界劃分為東部和西部?jī)蓚€(gè)采區(qū)。西部采區(qū)沿礦體走向劃分盤(pán)區(qū)，共分為4個(gè)盤(pán)區(qū)，盤(pán)區(qū)寬為100 m，盤(pán)區(qū)間柱寬為15 m，分二步驟回采：一步驟采用淺孔留礦嗣后充填采礦法進(jìn)行回采，二步驟采用淺孔房柱法進(jìn)行回采?；夭啥襟E采場(chǎng)時(shí)，需要在采場(chǎng)內(nèi)預(yù)留規(guī)則點(diǎn)柱支撐頂板，采場(chǎng)內(nèi)留設(shè)的點(diǎn)柱礦量較大，為提高資源回采率可考慮對(duì)點(diǎn)柱進(jìn)行部分回采。二步驟采場(chǎng)礦體賦存條件復(fù)雜[3]，按照傳統(tǒng)的淺孔落礦工藝回采點(diǎn)柱存在一定安全隱患，因此，有必要對(duì)二步驟采場(chǎng)內(nèi)點(diǎn)柱回采工藝展開(kāi)研究。

1 礦體開(kāi)采技術(shù)條件

選?、虮P(pán)區(qū)W11采場(chǎng)作為試驗(yàn)采場(chǎng)，對(duì)點(diǎn)柱回采工藝進(jìn)行研究和應(yīng)用試驗(yàn)。

采場(chǎng)現(xiàn)狀：W11采場(chǎng)為二步驟采場(chǎng)，一側(cè)W12采場(chǎng)已經(jīng)充填完畢，另一側(cè)為 18線運(yùn)輸巷保安礦柱?，F(xiàn)場(chǎng)查看 W12采場(chǎng)內(nèi)充填體接頂良好，W11采場(chǎng)頂板完成錨網(wǎng)支護(hù)，具備點(diǎn)柱回采條件，采空區(qū)長(zhǎng)×寬=27.2 m×12 m，平均高度11.5 m。采場(chǎng)靠近W12一側(cè)留設(shè)礦柱長(zhǎng)度約9 m，寬度約3.6 m，面積約25 m2，高度11.5 m，采場(chǎng)現(xiàn)狀見(jiàn)圖1。

二步驟采場(chǎng)點(diǎn)柱預(yù)留在采場(chǎng)兩側(cè)，通過(guò)留設(shè)點(diǎn)柱減小采場(chǎng)頂板跨度，同時(shí)減小兩側(cè)一步驟充填體的暴露面積，防止充填體垮塌冒落。點(diǎn)柱一側(cè)為充填體，另外三面暴露在采場(chǎng)空區(qū)內(nèi)。

圖1 W11采場(chǎng)現(xiàn)狀圖和待采點(diǎn)柱

2 回采方案

設(shè)計(jì)采用一次鑿巖一次微差爆破整個(gè)礦柱方案。在上采過(guò)程中提前在礦柱上施工好炮孔，或者采場(chǎng)回采完畢。通過(guò)施工腳手架鑿巖平臺(tái)，再施工整個(gè)礦柱炮孔。炮孔施工完畢，以空區(qū)為自由面和補(bǔ)償空間，分段微差爆破整個(gè)礦柱[4]，礦柱爆破完畢，采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，人員不進(jìn)入空區(qū)內(nèi)作業(yè)。

2.1 回采工藝

（1）鑿巖。采用YT-27或YT-28型鑿巖機(jī)，鉆鑿水平炮孔，炮孔直徑為42 mm，孔深2～3 m。搭建腳手架框架結(jié)構(gòu)施工平臺(tái)，鑿巖人員站在平臺(tái)上鑿巖，由上往下逐排施工炮孔（見(jiàn)圖2）。

圖2 炮孔布置

設(shè)計(jì)孔網(wǎng)參數(shù)為1 m×1 m，水平方向上設(shè)計(jì)13排炮孔，豎直方向上設(shè)計(jì)7列炮孔，為了控制頂、底板的平整度，頂?shù)撞颗诳撞捎每刂票?，在正常炮孔參?shù)的基礎(chǔ)上炮孔間施工一個(gè)加密孔，炮孔間距為0.5 m，設(shè)計(jì)炮孔總數(shù)103個(gè)。

炮孔長(zhǎng)度根據(jù)礦柱厚度的差別而異，為1.6～3.1 m不等，炮孔長(zhǎng)度合計(jì)為255.3 m。

炮孔施工過(guò)程中，要求嚴(yán)格控制孔深，布置探孔，測(cè)準(zhǔn)礦柱的厚度，確保施工炮孔孔底距充填體的距離為 0.5 m；探孔布置在裝藥的位置，確保每列均有探孔，探孔可直接作為后續(xù)爆破的裝藥孔，通過(guò)堵塞孔底（堵塞后孔底距充填體長(zhǎng)度為0.5 m），確保爆破時(shí)不破壞充填體。

（2）裝藥爆破。采用 2#巖石乳化炸藥，導(dǎo)爆管雷管分段起爆，一次起爆爆破整個(gè)礦柱。起爆藥包放入孔底，孔口采用炮泥堵塞，堵塞長(zhǎng)度不小于0.5 m。礦柱靠近頂、底板處采用光面爆破，間隔裝藥，炮孔中間采用0.5 m的竹竿間隔，竹竿兩端裝藥，分別采用導(dǎo)爆管雷管引爆（見(jiàn)圖3）。超深孔要求進(jìn)行孔底堵塞，堵塞完畢再裝藥，確保炸藥與充填體的距離不小于0.5 m。本次爆破裝藥總量為203 kg，崩礦量為9000 t，炸藥單耗為0.23 kg/t。

爆破網(wǎng)絡(luò)采用導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中長(zhǎng)延期引爆雷管2發(fā)（延期時(shí)間＞6 min），分組起爆雷管8發(fā)（分4組，每組2發(fā)，腳線長(zhǎng)為50 m），孔內(nèi)單發(fā)起爆雷管105發(fā)，孔內(nèi)雷管腳線長(zhǎng)度為15 m。激發(fā)器激發(fā)長(zhǎng)延期導(dǎo)爆管雷管，引爆連接的分組雷管，分組雷管引爆孔內(nèi)雷管，孔內(nèi)雷管引爆炸藥（見(jiàn)圖 4）。

圖3 裝藥結(jié)構(gòu)

圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)

（3）采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由20線盤(pán)區(qū)運(yùn)輸巷經(jīng)W10采場(chǎng)拉底巷進(jìn)入W11采場(chǎng)，清洗工作面后，污風(fēng)由回風(fēng)巷，經(jīng)人行井至 18線回風(fēng)巷，最后排出地表。為了改善通風(fēng)效果，建議在采場(chǎng)入口增設(shè)局扇，加強(qiáng)通風(fēng)，并確保風(fēng)源合格。

（4）出礦運(yùn)輸。采用遙控鏟運(yùn)機(jī)搬運(yùn)礦石，裝入運(yùn)礦汽車，然后運(yùn)至礦石主溜井。為了保證出礦人員作業(yè)安全，人員不進(jìn)入空?qǐng)鰞?nèi)出礦作業(yè)。為了減少充填體混入，出礦后期如果充填體混入較多，停止出礦。

（5）側(cè)幫管理。采場(chǎng)每次爆破經(jīng)充分通風(fēng)后，作業(yè)人員都要及時(shí)進(jìn)入采場(chǎng)清理頂板及兩幫松石。在回采靠近采場(chǎng)兩側(cè)充填體附近的礦體時(shí)，為減少爆破對(duì)充填體的直接破壞，炮孔孔底距充填體至少保證0.5 m的距離（確保炮孔不要直接打入充填體內(nèi)，如有炮孔已打入充填體內(nèi)時(shí)，要對(duì)炮孔進(jìn)行堵塞，保證爆破時(shí)藥卷距充填體0.5 m）。

（6）安全措施。在18線運(yùn)輸巷保安礦柱內(nèi)添加微震監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)微震數(shù)據(jù)，提前進(jìn)行作業(yè)安排，超預(yù)警值時(shí)停止施工；運(yùn)用撬毛臺(tái)車對(duì)頂板及側(cè)幫進(jìn)行排險(xiǎn)；運(yùn)用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，杜絕了作業(yè)人員進(jìn)入采空區(qū)。

2.2 方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）可采礦量。礦柱可采礦量為0.9萬(wàn)t，鎢平均品位為0.62%，鎢金屬量為55.8 t。

（2）采礦主要指標(biāo)。工作面工人工效為 40～50 t/臺(tái)班；損失率為10%；貧化率為8%。

（3）主要材料消耗?？偹幜繛?203 kg；炸藥單耗為0.23 kg/t；雷管單耗為0.5發(fā)/t。

W11采場(chǎng)內(nèi)預(yù)留的點(diǎn)柱采用一次鑿巖一次微差爆破整個(gè)礦柱的回采方案，通過(guò)構(gòu)建腳手架施工平臺(tái)實(shí)施炮孔施工和裝藥爆破，爆破完畢采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，一共崩落礦石8690 t，礦柱頂部和底部形成了平整的切面，礦柱回采完畢，現(xiàn)已對(duì)采空區(qū)進(jìn)行了膠結(jié)充填。

3 結(jié) 論

（1）針對(duì)礦柱回采展開(kāi)試驗(yàn)性研究，研究采用一次鑿巖一次微差爆破整個(gè)礦柱。

（2）回采過(guò)程中采用微差爆破，降低了爆破震動(dòng)；炮孔深度進(jìn)行控制，減少了充填體混入，取得了良好試驗(yàn)效果。

（3）回采過(guò)程中，通過(guò)增設(shè)微震監(jiān)測(cè)點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)采場(chǎng)監(jiān)控，并利用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，避免人員進(jìn)入空區(qū)

（4）該試驗(yàn)方案適用于空區(qū)暴露面積不大、高度不高的采場(chǎng)，對(duì)于高大采空區(qū)下礦柱回采工藝仍需展開(kāi)研究。