不同形式的深孔采礦技術(shù)要點與應(yīng)用情況分析

張治安

摘要：不同形式的深孔采礦技術(shù)具有獨特的技術(shù)應(yīng)用要點，其中生產(chǎn)安全性最高、成本最低、工作效率最高的技術(shù)是大直徑深孔采礦技術(shù)。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的逐漸發(fā)展，大直徑深孔采礦技術(shù)也取得了顯著的發(fā)展，且其應(yīng)用效果獲得了一致的認可。文章對我國近年來深孔采礦技術(shù)的要點和應(yīng)用情況進行了

分析。

關(guān)鍵詞：深孔采礦；大直徑；金屬礦山

中圖分類號：TD853 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）12-0113-02

大直徑深孔采礦法具有回采安全性高、工作成本低、采礦效率高等顯著的優(yōu)勢。加拿大Levock于1975年首次使用該技術(shù)進行礦柱回采，并取得了巨大的成功，因而逐漸引起了世界各國的關(guān)注與認可。我國從1977年開始研究大直徑深孔采礦技術(shù)，并于1984年率先成功試驗了凡口鉛鋅礦VCR法采礦工藝技術(shù)。近年來，我國為了進一步提高地下金屬礦山的開采效率，各個高等院校、科研院所和礦山開采單位共同研究，緊密合作，共同對礦山生產(chǎn)需要進行了攻關(guān)，并以大直徑深孔強化開采設(shè)備與技術(shù)為中心，進行了較為深入的研究，取得了巨大的突破與進展。

1 大直徑深孔回采工藝技術(shù)

1.1 倒梯段側(cè)向崩礦

大直徑深孔采礦法是以利文斯頓爆破漏斗法為理論基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。我國“六五”期間大直徑深孔采礦技術(shù)的應(yīng)用和研究僅僅體現(xiàn)為VCR技術(shù)，然而，VCR技術(shù)存在明顯的缺陷，包括：爆破輔助作業(yè)量較大、一次崩礦量較少等等，并給礦山生產(chǎn)帶來了巨大的困難。我國“七五”以來，在深入研究柱狀和球狀藥包爆破理論的基礎(chǔ)上，對倒梯段側(cè)向崩礦和小斷面VCR法掏槽的打孔采礦工藝技術(shù)進行了試驗性研究。倒梯段側(cè)向崩礦如圖1所示。

這一技術(shù)要求布置8～10個VCR法掏槽孔在采場中，使用球狀藥包進行分層爆破，并產(chǎn)生切割槽，再將這一切割槽作為自由面，使用柱狀藥包側(cè)向后退式崩礦。倒梯段側(cè)向崩礦區(qū)選擇大孔距小抵抗線布孔，設(shè)置孔網(wǎng)參數(shù)為2.7×3.75m，以V字型順序起爆，炮孔臨近系數(shù)設(shè)置為2.1。我國實踐經(jīng)驗證實，將大孔距小抵抗線爆破技術(shù)應(yīng)用于大直徑深孔采礦中，一方面能夠保證更加均勻的礦石爆破，另一方面能夠明顯提高每米炮孔崩礦量。同時，通過對于倒梯段側(cè)向崩礦爆破與小斷面VCR法掏槽技術(shù)的地震波傳播規(guī)律進行分析與測試發(fā)現(xiàn)，這一回采技術(shù)能夠限制和降低采場爆破對于填充體和兩側(cè)礦柱所產(chǎn)生的破壞作用。通過倒梯段側(cè)向崩礦和小斷面VCR法掏槽技術(shù)，能夠強化和簡化大直徑深孔采礦技術(shù)，從而符合大規(guī)模開采地下金屬礦山采礦高效率的基本要求。

1.鑿巖硐室；2.倒梯段側(cè)向崩礦序號；3.炮孔；4.VCR法掏槽區(qū)；5.礦體邊界；6.倒梯段側(cè)向崩礦界線；7.拉底層

圖1 倒梯段側(cè)向崩礦

1.2 束狀深孔階段爆破

為了對束狀深孔爆破參數(shù)進行進一步的研究，我國分別建立了數(shù)學模型，并通過動光彈力學試驗，探討了束狀炮孔爆破應(yīng)力波的基本傳播規(guī)律，分析研究了應(yīng)力分布情況，對束狀爆破束間距、孔間距、最小抵抗線等爆破參數(shù)進行了科學計算。通常采場為3.14%的爆破大塊率，43t/m炮孔崩礦量，0.8m束內(nèi)孔間距，7m抵抗線，7m束間距，每束4個布孔，25m孔深，165mm炮孔直徑。實踐結(jié)果證實：束狀深孔階段崩礦同時具有扇狀深孔和平行深孔的優(yōu)勢，無需全斷層拉開采場鑿巖硐室，且采準工程量更少，作業(yè)安全性較高，爆破效果更好，每米炮孔崩礦量更大。

2 高階段強化開采技術(shù)

近年來隨著大直徑深孔控制爆破技術(shù)的不斷發(fā)展以及對填充物和巖石力學穩(wěn)定性研究的逐漸深入，階段回采的高度明顯提高，大直徑深孔采礦采場范圍逐漸擴大。在成功試驗80m凡口鉛鋅礦階段高打孔采礦后，我國相繼成功試驗了120m礦柱和礦房高階段大直徑深孔強化開采技術(shù)。

與礦體垂直的方向布置采場垂直，通過礦柱、礦房兩個程序進行回采，使用礦柱為分級尾砂充填、尾砂膠充填礦房。通過孔徑為165mm的Simba261高風壓潛孔鉆機鑿巖，出礦操作選擇ST-5C鏟運機，殘礦回收選擇遙控鏟運機。采場尺寸大小設(shè)置為：105～120m高，10～15m寬，50～60m長。一般情況下，一個采場的可采礦石量在25萬t以上，為一般采場3～4倍的采礦量。

高階段120m大直徑深孔采礦，采場的穩(wěn)定程度特別是二程序礦柱回采兩側(cè)尾砂膠結(jié)充填體本身的獨立性是十分重要的問題。礦柱兩側(cè)尾砂膠結(jié)充填的灰砂配比情況如圖2

所示：

圖2 礦柱兩側(cè)尾砂膠結(jié)充填的灰砂配比情況示意圖

通常包括1XN12、1XN10、1XN8和1XN4四種礦柱兩側(cè)尾砂膠結(jié)充填灰砂配比值，充填體抗壓強度控制在0.4～3.2MPa之間。礦柱回采時側(cè)向暴露面積在5000～6000m2之間，兩側(cè)充填體暴露高度控制為120m。為了提高礦柱回采填充體的穩(wěn)定程度，降低爆破對于充填體造成的破壞作用，可依據(jù)充填體的動載抗拉和抗壓極限強度，分別利用小型爆破試驗與礦柱爆破模型的建立，對合理的采場爆破規(guī)模、邊排炮孔控制爆破參數(shù)和邊排炮孔與充填體之間的距離進行科學的確定。在空氣柱間隔長度為0.7m、邊排炮孔分層裝藥量為10kg時，邊孔與充填體之間距離和充填體截面最大主應(yīng)力之間的關(guān)系曲線如圖3所示：

圖3 邊孔與充填體之間距離和充填體截面最大主應(yīng)力之間的關(guān)系曲線

礦柱回采的邊排孔距充填體設(shè)施為1.7m，通過倒梯段側(cè)向崩礦爆破和小斷面VCR法掏槽技術(shù)，每次的崩礦高度在8～10m之間，崩礦步距控制為10～15m。依據(jù)實踐經(jīng)驗，120m高充填體兩側(cè)的獨立性較好，無典型的垮落情況，充填體壁面較為完整，礦石中實測尾砂混入率低于2.5%。

我國從1991年以來，在邊生產(chǎn)邊科研的基礎(chǔ)上，對高階段大直徑深孔強化開采技術(shù)進行了全面的推廣，到現(xiàn)在為止共采出400萬t礦石量，其中，包括76萬t的礦柱回采礦量。依據(jù)5#礦柱和5#礦房的工業(yè)實踐結(jié)果，礦柱、礦房的采場綜合生產(chǎn)能力分別為1012t/d和1039t/d。這一結(jié)果基本接近國內(nèi)外大孔采礦平均情況，采礦生產(chǎn)能力實現(xiàn)了2～3倍的提升，采礦工效實現(xiàn)了1～2倍的提升。按照近年來我國對于高階段大直徑深孔強化開采技術(shù)的生產(chǎn)實踐與研究結(jié)果，筆者得出下述結(jié)論：第一，對采場炮孔鑿巖偏斜程度進行嚴格控制，以降低采場的超挖、超爆問題；第二，邊排炮孔利用短空氣間隔裝藥結(jié)構(gòu)和小藥包，能夠降低爆破對充填體和兩側(cè)礦柱產(chǎn)生的破壞作用；第三，通過留礦爆破，能夠提高采場的穩(wěn)定程度；第四，完成采場爆破后，適當強化充填和出礦步驟，以減少短采空區(qū)的暴露時間；第五，礦柱、礦房回采要依據(jù)一采一的采場回采程序進行。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)步伐的逐漸加快，我國有色金屬礦山開采企業(yè)的開采技術(shù)也得到了明顯的發(fā)展，明顯縮小了與世界先進國家之間的差距。在礦山機械化程度提高的基礎(chǔ)上，也應(yīng)注重發(fā)展深孔采礦技術(shù)，從而達到降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率的目的。

參考文獻

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（責任編輯：趙秀娟）