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(tuán)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(jiān)硬致密，礦體完整，礦體質(zhì)量中等，工程地質(zhì)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(jié)構(gòu)即拉底空間高15m，大規(guī)模落礦高度 45m?；夭蓵r先采礦房，經(jīng)過一段時間的回采，首采中段礦房已回采完畢，進(jìn)入礦柱回采階段。礦柱回采時，其兩側(cè)礦房已經(jīng)回采、充填結(jié)束。因?yàn)榈V柱兩側(cè)的礦房采空區(qū)已經(jīng)使用尾砂膠結(jié)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(yīng)用于礦柱回采時爆破落礦實(shí)施難度加大，另外底部需在充填體內(nèi)布置出礦進(jìn)路也是需要解決的關(guān)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(zhǔn)切割施工

礦柱回采主要有出礦進(jìn)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(jìn)路、切割巷，最后進(jìn)行切割天井的施工[3]。切割巷應(yīng)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(jìn)路布置盡量避開原礦房回采時的出礦進(jìn)路，以減少進(jìn)路在充填體內(nèi)的長度。出礦進(jìn)路單側(cè)布置，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況在受礦巷內(nèi)均勻布置，以便最大限度出礦，降低礦石損失。部分出礦進(jìn)路在充填體內(nèi)掘進(jìn)，應(yīng)在每掘進(jìn)循環(huán)后即時支護(hù)，出礦水平采準(zhǔn)工程布置如圖1所示，出礦進(jìn)路支護(hù)方式見圖2。通過強(qiáng)化支護(hù)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(yùn)機(jī)順利出礦。

圖1 底部采準(zhǔn)、切割布置圖

圖2 充填體內(nèi)出礦進(jìn)路支護(hù)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(dāng)調(diào)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(nèi)開口，可以縮短采切時間。鑿巖水平鑿巖硐室布置兩側(cè)預(yù)留1.5m礦壁，保護(hù)充填體不受后續(xù)爆破影響。礦柱鑿巖硐室掘進(jìn)斷面為12m×3.6m矩形斷面。上盤聯(lián)巷及時上盤回風(fēng)巷貫通，形成回風(fēng)系統(tǒng)。上盤聯(lián)巷掘進(jìn)斷面為3.5m×3.5m三心拱斷面。在鑿巖硐室施工過程中應(yīng)注意，因礦房回采個別不規(guī)則處見充填體時適當(dāng)調(diào)整鑿巖硐室間柱布置。

2 中深孔施工及拉底爆破

下部采準(zhǔn)工程結(jié)束后即可進(jìn)行中深孔施工，采用YGZ90型導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)鑿巖機(jī)，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(jié)束后可進(jìn)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(yīng)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(jìn)路頂板位置即停，如此既可保證爆破空間，又可確保底部結(jié)構(gòu)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(jié)束后可進(jìn)行深孔施工，采用T-150型潛孔鉆機(jī)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(zhǔn)準(zhǔn)備完成以后，由測量技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)對采場頂板進(jìn)行放線定位，并用紅色油漆標(biāo)定孔位。大孔鉆機(jī)移動至孔位正下方，大孔操作工利用坡度規(guī)對中心桿進(jìn)行校正，通過液壓撐桿進(jìn)行上下加壓固定，施工過程中時常對鉆桿角度進(jìn)行測量觀測，如發(fā)現(xiàn)偏斜及時調(diào)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(nèi)容有掏槽、擴(kuò)槽、破頂、側(cè)崩等。掏槽和擴(kuò)槽是為深孔爆破創(chuàng)造自由空間，破頂和側(cè)崩則開始規(guī)?；夭傻V石。爆破的主要工序?yàn)椋呵蹇住b藥→聯(lián)線→起爆。

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

裝藥工作當(dāng)班進(jìn)行，掏槽時采用連續(xù)不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其余均為間隔不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，但周邊孔和正常孔裝藥結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(dāng)班最后進(jìn)行，待檢驗(yàn)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(dǎo)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(nèi)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(jìn)路的破壞。扇形深孔爆破出礦不超過出礦進(jìn)路眉線，深孔爆破出礦不超過單次爆破崩礦量的40%。

4 結(jié)語

對于應(yīng)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(jié)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(zhǔn)工程布置出礦進(jìn)路采取單進(jìn)路布置方式，穿穿充填體出礦進(jìn)路的支護(hù)方式采取鋼拱架+網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)。

（2）鑿巖水平鑿巖硐室布置兩側(cè)預(yù)留1.5m礦壁，保護(hù)充填體不受后續(xù)爆破影響。在鑿巖硐室施工過程中應(yīng)注意，因礦房回采個別不規(guī)則處見充填體時適當(dāng)調(diào)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(jié)構(gòu)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。