香爐山鎢礦礦柱安全回采工藝研究與應用

李小鉆，程 超，曾廣輝

(江西省修水香爐山鎢業有限責任公司， 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，頂板以寒武系中統楊柳巖組硅質角巖夾不純灰巖為主，底板主要是燕山晚期細粒黑云母花崗巖[1-2]。以16號勘探線為界劃分為東部和西部兩個采區。西部采區沿礦體走向劃分盤區，共分為4個盤區，盤區寬為100 m，盤區間柱寬為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行回采，二步驟采用淺孔房柱法進行回采。回采二步驟采場時，需要在采場內預留規則點柱支撐頂板，采場內留設的點柱礦量較大，為提高資源回采率可考慮對點柱進行部分回采。二步驟采場礦體賦存條件復雜[3]，按照傳統的淺孔落礦工藝回采點柱存在一定安全隱患，因此，有必要對二步驟采場內點柱回采工藝展開研究。

1 礦體開采技術條件

選取Ⅱ盤區W11采場作為試驗采場，對點柱回采工藝進行研究和應用試驗。

采場現狀：W11采場為二步驟采場，一側W12采場已經充填完畢，另一側為 18線運輸巷保安礦柱。現場查看 W12采場內充填體接頂良好，W11采場頂板完成錨網支護，具備點柱回采條件，采空區長×寬=27.2 m×12 m，平均高度11.5 m。采場靠近W12一側留設礦柱長度約9 m，寬度約3.6 m，面積約25 m2，高度11.5 m，采場現狀見圖1。

二步驟采場點柱預留在采場兩側，通過留設點柱減小采場頂板跨度，同時減小兩側一步驟充填體的暴露面積，防止充填體垮塌冒落。點柱一側為充填體，另外三面暴露在采場空區內。

圖1 W11采場現狀圖和待采點柱

2 回采方案

設計采用一次鑿巖一次微差爆破整個礦柱方案。在上采過程中提前在礦柱上施工好炮孔，或者采場回采完畢。通過施工腳手架鑿巖平臺，再施工整個礦柱炮孔。炮孔施工完畢，以空區為自由面和補償空間，分段微差爆破整個礦柱[4]，礦柱爆破完畢，采用遙控鏟運機出礦，人員不進入空區內作業。

2.1 回采工藝

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

圖2 炮孔布置

設計孔網參數為1 m×1 m，水平方向上設計13排炮孔，豎直方向上設計7列炮孔，為了控制頂、底板的平整度，頂底部炮孔采用控制爆破，在正常炮孔參數的基礎上炮孔間施工一個加密孔，炮孔間距為0.5 m，設計炮孔總數103個。

炮孔長度根據礦柱厚度的差別而異，為1.6～3.1 m不等，炮孔長度合計為255.3 m。

炮孔施工過程中，要求嚴格控制孔深，布置探孔，測準礦柱的厚度，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爆破的裝藥孔，通過堵塞孔底（堵塞后孔底距充填體長度為0.5 m），確保爆破時不破壞充填體。

（2）裝藥爆破。采用 2#巖石乳化炸藥，導爆管雷管分段起爆，一次起爆爆破整個礦柱。起爆藥包放入孔底，孔口采用炮泥堵塞，堵塞長度不小于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，分別采用導爆管雷管引爆（見圖3）。超深孔要求進行孔底堵塞，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。

爆破網絡采用導爆管雷管并聯網絡，其中長延期引爆雷管2發（延期時間＞6 min），分組起爆雷管8發（分4組，每組2發，腳線長為50 m），孔內單發起爆雷管105發，孔內雷管腳線長度為15 m。激發器激發長延期導爆管雷管，引爆連接的分組雷管，分組雷管引爆孔內雷管，孔內雷管引爆炸藥（見圖 4）。

圖3 裝藥結構

圖4 起爆網絡

（3）采場通風。新鮮風流由20線盤區運輸巷經W10采場拉底巷進入W11采場，清洗工作面后，污風由回風巷，經人行井至 18線回風巷，最后排出地表。為了改善通風效果，建議在采場入口增設局扇，加強通風，并確保風源合格。

（4）出礦運輸。采用遙控鏟運機搬運礦石，裝入運礦汽車，然后運至礦石主溜井。為了保證出礦人員作業安全，人員不進入空場內出礦作業。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）側幫管理。采場每次爆破經充分通風后，作業人員都要及時進入采場清理頂板及兩幫松石。在回采靠近采場兩側充填體附近的礦體時，為減少爆破對充填體的直接破壞，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，如有炮孔已打入充填體內時，要對炮孔進行堵塞，保證爆破時藥卷距充填體0.5 m）。

（6）安全措施。在18線運輸巷保安礦柱內添加微震監測點，根據微震數據，提前進行作業安排，超預警值時停止施工；運用撬毛臺車對頂板及側幫進行排險；運用遙控鏟運機出礦，杜絕了作業人員進入采空區。

2.2 方案技術經濟指標

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

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

（3）主要材料消耗。總藥量為 203 kg；炸藥單耗為0.23 kg/t；雷管單耗為0.5發/t。

W11采場內預留的點柱采用一次鑿巖一次微差爆破整個礦柱的回采方案，通過構建腳手架施工平臺實施炮孔施工和裝藥爆破，爆破完畢采用遙控鏟運機出礦，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，現已對采空區進行了膠結充填。

3 結 論

（1）針對礦柱回采展開試驗性研究，研究采用一次鑿巖一次微差爆破整個礦柱。

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

（3）回采過程中，通過增設微震監測點，加強對采場監控，并利用遙控鏟運機出礦，避免人員進入空區

（4）該試驗方案適用于空區暴露面積不大、高度不高的采場，對于高大采空區下礦柱回采工藝仍需展開研究。