自然崩落法在厚大破碎礦體中的應用

王 東

（北方銅業股份有限公司，山西 運城 043700）

對于礦產資源的開采過程來說，最常用的一種方法就是自然崩落法。通過對該種方法的實踐和應用研究，能夠發現自然崩落法在實際的工作過程中，借助其操作的優越性和便捷性來提升礦產資源的回收率和利用率。本文從自然崩落法的基本工作原理研究，結合項目的應用來探索自然崩落法厚大破碎礦體中的實踐。

1 相關概念內涵解析

1.1 自然崩落法

所謂的自然崩落法指的是在拉底空間的基礎上，有效依靠礦體自身的軟弱結構面，在礦體或者其他物體本身的自重應力和次生構造應力的作用下，使得相關礦產資源的開采工程能夠進一步發展失穩崩落，然后可以借助底部放礦使得上層的、含有礦產資源的巖石逐漸崩落，直至上一個階段或者直接崩透地表的一個物理作用工作流程[1]。

1.2 自然崩落法的優勢探索

通過對大量文獻的綜述和相關實踐經驗的總結，能夠有效總結出自然崩落法的實際應用優勢，第一點就是自然崩落法的生產能力大，能夠在大型機械和爆破設施的作用下對所要進行礦產資源開采的礦體做出大規模的崩落，增加了開采礦產資源的總量，總體的生產能力相對于其他開采手法來說具有明顯的優勢。第二點就是開采成本的低價，自然崩落法是唯一一種能夠與露天采礦所獲得的經濟效益相媲美的采礦方法，少量的工作人員、較為先進的科學生產技術都使得自然崩落法在我國的礦產資源開采過程中獲得了大多數企業和施工單位的青睞。

1.3 礦體條件

首先要保證礦體資源的豐富性是足夠的，等待開采的礦體還需要具有較大的體量和規模，才能夠將自然崩落法的優勢徹底體現出來。其次就是在前期地質勘測的階段，要對開采樣本中含有的軟弱結構面、礦體內夾石含量的多少進行研究和估算。一旦軟弱結構面、礦體內夾石含量較高的話，就使得在自然崩落法實際的應用過程中，爆破產生的崩塊會形成或大或小的塊度，尤其不利于后期礦產資源的提取，對于崩落之后在放礦過程中是否具有實際工作的意義也會產生較為嚴重更多影響。最后是在自然崩落法的應用過程中，是允許地表在一定的范圍內產生塌陷的，只要不會超過地表承載能力的臨界值，就可以投入到實際的工程工作當中去[2]。

2 厚大破碎礦體可崩性的分析

首先是利用RQD評價礦體的可崩性。RQD指的就是巖石質量指標，這就需要對需要檢測的礦體進行樣本取樣，利用金剛石鉆孔機在待開采的礦體上隨意選擇一個控制點，獲取長度大于100毫米，直徑控制在5厘米以內的樣本。再根據由美國克拉依麥克斯金屬公司經營的礦山所制訂的一種礦石可崩性指數對樣本的可崩性進行分級研究，“1”表示礦體的可崩性好，“10”表示礦體的可崩性較差。通過對大量數據分析能夠明顯發現，該銅礦的礦體質量較好、可以使用自然崩落法進行開采[3]。

其次是利用巖體自重應力場評價礦體的可崩性進行分析，通過對礦塊底部進行拉底來改變巖體的應力狀態來加速對巖體造成一定的破壞，這樣就會產生一部分自重應力，將這部分自重應力利用物理學的原理進行分解，分解成為平行力和垂直力，分別計算其對于礦體本身產生的作用，是否達到其最大臨界值。如果小于最大臨界值，則證明自然崩落法的應用是具有一定保障性的。

3 采礦工程的步驟

3.1 采礦方案的確定

為了保障對厚大破碎礦體的實行自然崩落法應用的穩定性，就需要充分保障開采場地的面積是足夠大的，承載能力是足夠強的，相關的礦產資源維護和運輸過程是具有保障的。根據礦體的空間賦存狀態、厚度、走向長度及礦巖可崩性分析，確定4#E礦體的采礦方法為自然崩落法，采用電動鏟運機出礦，開采范圍4153穿+ 15m —4157+15m，平均采高約為50m。

由于4#E礦體傾角較小、底盤三角礦量較大且品位較高，為盡可能多的回收底盤三角礦量，故將4#E礦體劃分為554m主層和584m副層進行開采。主層出礦層標高為554m水平，布置4條穿脈出礦道，出礦設備為5.6m3電動鏟運機；副層出礦道標高為584m水平，沿脈布置2條出礦道，出礦設備為3m3電動鏟運機。4#E礦體東擴區域可采礦量為205萬t，采礦品位0.474%，金屬量9717t，拉底面積15300m2。

3.2 采準工程布置

530m運輸水平：4155穿作為4#E礦體運輸穿脈；554m出礦水平：布置4個出礦道；584出礦水平：布置2個出礦道；564m、594m拉底水平：巷道斷面2.9m×2.9m，拉底工程布置在桃形體兩側，雙拉底道，間距15m；設計扇形上向中深孔，中深孔鑿巖設備為DB-210中深孔鑿巖臺車。

3.3 回采順序及落礦方式

（1）回采順序，4#E礦體東擴工程與4#主礦體相鄰，且4#主礦體東部區域已進行拉底爆破，故4#E礦體總的回采順序是：由西向東，由底盤向頂盤。

（2）因雙拉底道拉底工藝在桃形礦柱上部夾制性較大，易出現“巖墻”現象，為防止“巖墻”的發生對回采設計進行優化，并采取了以下預防措施：一是以桃形礦柱兩側拉底道作為一個爆破單元；二是增大桃形礦柱上部的拉底高度，拉底高度由3m增大至4m；三是中深孔實施現打現放，確保拉底爆破質量。這些措施均有效的減小了地壓造成的危害。

（3）落礦方式，切割拉槽為自拉槽擠壓爆破，拉底道為向采空區逐次擠壓爆破。

4 結語

由于我國經歷了社會主義現代化進程的促進，工業化水平的有效促進使得我國各個行業的發展呈現出一派蒸蒸日上的趨勢，尤其是市政基礎工程的建設，大量礦產資源的開采為其工作做出了一定的保障。這主要是由于我國對于厚大破碎礦體的開采方法進行了改革創新，在傳統的自然崩落法應用基礎上，有效結合科學技術的發展和對以往實際工作經驗的總結進行研究，通過優化拉底機構和落礦方式提升了整個厚大破碎礦體的開采工程進度，意義重大。