崩落回采技術在富家礦低品位邊翼礦體中的應用

冷述智

摘要：富家礦翼部4勘探線—12勘探線礦體為較破碎的急傾斜中厚礦體，針對其無法形成大規模開采、品位低等特點，結合礦山開采現狀，經論證選用小分段中深孔崩落與自然冒落相結合的崩落回采技術進行回采。詳細介紹了采準切割工程布置、回采工藝及崩落技術要點等，并就回采過程出現的問題進行探索，給出了合理的解決措施。工程應用表明：根據不同礦體賦存條件，采用靈活多變的崩落回采工藝，共回收礦石39 460 t，產值達3 680.2萬元，經濟效益顯著。

關鍵詞：中深孔;邊翼礦體;低品位;自然冒落;崩落回采技術

中圖分類號：TD853.2文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）12-0046-03doi：10.11792/hj20211210

吉林中澤昊融集團有限公司富家礦（下稱“富家礦”）1989年由露天開采轉入地下開采，轉入地下開采以來， 4勘探線—5-7勘探線130～154 m主礦體一直采用下向膠結充填采礦法回采，已轉入80 m中段楔形三角礦柱回采。目前，主礦體回采已接近結束，但兩翼8勘探線—4勘探線及5-7勘探線—7-9勘探線礦體，由于礦體狹窄，品位低，采用下向膠結充填采礦法回采時，采準工程量大、采礦成本高、無經濟效益。為了實現貧富兼采，同時又保證經濟效益，最終選用小分段崩落采礦法進行回采。在生產過程中放礦截止出礦鎳品位控制在0.2 %，回采的礦石與主礦體進行合理配礦，取得了良好的效果。但是，根據4勘探線—12勘探線礦體賦存條件及生產現狀，采用小分段崩落采礦法回采時，經濟效益不明顯，因此需對采礦方法進行優化，以達到安全高效回采的目的。

1 工程背景

富家礦主礦體采用下向膠結充填采礦法回采接近結束。4勘探線—10-12勘探線北翼礦體呈條形規則變化，走向長175 m 左右，深50 m，平均厚6～8 m;礦體賦存規整，傾角70°，下盤圍巖完整，上盤圍巖穩固;鎳平均品位0.5 %。4勘探線—8勘探線礦體走向長100 m左右，平均厚8～10 m，巖性為蝕變輝巖，部分橄欖巖、輝長巖節理發育，圍巖基本為片麻巖，普氏硬度系數為8～10;礦體傾角73°以上，鎳平均品位為0.5 %以上，橄欖巖鎳品位達到5 %。8勘探線—12勘探線礦體厚3～6 m，平均厚4 m左右，礦石主要是蝕變輝巖，普氏硬度系數為3～4，圍巖為超基性巖質片麻巖，礦體在局部地段有硫化物團塊，且鎳品位較高，為3 %～4 %。礦體整體鎳平均品位較低，為0.3 %。

邊翼礦體位于露天大坑北翼邊幫處。由于礦山主礦體處于減產期，礦山保有礦量不足，礦山到了全面回收保有礦量的最佳時間段，也是此礦體回采的最佳時間段，可配合主礦體同時回采。由于邊翼礦體無法形成大規模開采的條件，且品位低，礦體沿走向分布，礦體狹長，采用下向膠結充填采礦法回采，無法形成充填系統，且無經濟效益;若采用其他采礦方法，無法利用礦山原有的開拓、采準工程和探礦工程，需增加大量的采準工程，增加開采成本投入。因此，選取最優的采礦方法可以保證此段邊翼礦體在安全、經濟的前提下得到充分回收。

2 崩落回采技術

富家礦針對邊翼礦體開采技術條件，為解決回采過程中存在的問題，根據4勘探線—12勘探線礦體不同的賦存條件，采用靈活多變的崩落回采技術方案進行回采，取得了較好的經濟效益。

2.1 采場結構參數及采準切割工程布置

分段高6～8 m，沿脈布置回采進路，分段之間通過斜坡道連接，每分段根據礦體的實際厚度布置1～2條回采進路，分段之間進路采取交錯布置，1條進路靠近下盤布置。溜井布置在脈外與斜坡道連通，進路與斜坡道連通。采用1 m3電動鏟運機出礦。采場工程量及參數見表1。

2.2 回采順序

采礦過程采用下向回采的形式，回采順序為：第一分層進路聯絡道—進路施工—切割井施工—中深孔施工—中深孔爆破—出礦。

3 崩落技術工程應用

3.1 4勘探線—8勘探線礦體

根據4勘探線—8勘探線礦體賦存條件，采用中深孔爆破（見圖1），孔深為12～15 m，采用90型鑿巖機鉆鑿中深孔。通過試驗總結及借鑒同類礦山的經驗[1-2]確定了以下爆破參數，并取得了理想的效果。

1）最小抵抗線（炮孔排距）。根據礦體的產狀和礦石性質，中深孔爆破最小抵抗線為1.5～2.0 m，一般按W/d=30（W為最小抵抗線，d為孔徑）計算最小抵抗線。經計算，W=1.8 m。為了使礦石破碎均勻，確定最小抵抗線時應與最優崩礦步距相配合，扇形炮孔采用兩排交錯布置，適當減小最小抵抗線，加大孔底距，以確保爆破能均勻分布。爆破作用時間延長，從而改善爆破效果。因此，最小抵抗線取1.2 m。

2）崩礦步距。崩礦步距直接影響礦石的損失貧化指標，對其參數的確定依據礦石的不同性質和實踐中的摸索。因此，崩礦步距取1.7 m。

3）炮孔密集系數。目前，在無底柱分段崩落采礦法典型方案中，炮孔密集系數一般取1。通過試驗總結，采取大炮孔密集系數（1.3～2.0）的布置方式。因此，炮孔密集系數取1.5。

4）孔底距。在使m=a/W（a為孔底距，m為炮孔密集系數）基本不變的情況下采用減小最小抵抗線，增大孔底距的炮孔布置方法，即增大炮孔密集系數，從而充分利用爆破能量，使礦石在脫離母巖前得到充分破碎，獲得良好的爆破效果。經計算，孔底距取1.8 m。

5）炮孔角度。①炮孔扇面傾角。依據實際的可操作性和安全性確定炮孔扇面傾角為前傾布置，傾角為70°～85°。②扇形炮孔的邊孔角。根據鑿巖設備能力及放礦要求，邊孔角設計為50°～70°。

6）裝藥系數的理論計算。經計算，每米炮孔裝藥量為2.2 kg/m，崩礦量為298.2 t。參照同類礦山炸藥單耗為0.5 kg/m，一排炮孔需炸藥量為149 kg，裝藥長度為66 m，則裝藥系數為82.2 %。

3.2 8勘探線—12勘探線礦體

由于8勘探線—12勘探線礦體賦存條件發生了變化，爆破方法及參數也隨之改變。8勘探線—12勘探線的礦體采用中深孔與淺孔爆破相結合的方法（見圖2），并且根據試驗和現場實際情況調整每排的排面傾角和步距，解決了狹長礦體采用崩落技術易產生大面積懸頂的問題，同時也解決了傾角小、存窿礦量不易放礦的難題。

中深孔爆破的鑿巖布孔方式：最小抵抗線1.2 m，孔底距1.8 m，炮孔邊孔角68°～90°，15個炮孔，炮孔延長142 m。

通過以上2種不同的中深孔布孔方式，解決了礦體狹長且礦石性質不同易產生懸頂，施工完的炮孔被爆破孔破壞，炸藥單耗過高等問題，并在實際生產應用中取得了很好的效果。

3.3 崩落技術要點

3.3.1 中深孔爆破懸頂

1）延長采空區空置時間。130 m中段9勘探線采場在回采5-7勘探線—7-9勘探線翼部礦體時，試用小分段崩落采礦法回采第一分層。第一分層標高148 m小分段崩落，設計進路間距8 m，分段高度6 m。此段礦體地處露天大坑邊幫處，標高154 m上部礦體已被私營礦山開采。當回采1#、5#、11#進路時，崩落高度為4～5 m后，出現懸頂，礦石無法冒落。分別停止出礦，使其空置一段時間。3條進路大約空置7～15 d后分別產生大量冒落。隨著時間的延長，采空區內懸頂的礦石表面應力發生變化，形成弱面，礦石將自然冒落。此外，采空區內頂板巖石冒落時間的長短與頂板滲水量也有一定關系，滲水量越大，自然冒落越快。

2）擴大采空區，增大采空區內頂板面積。130 m中段9勘探線采場小分段崩落回采至第二分層1#進路時，再次出現懸頂。暫停施工，懸頂15～20 d后，無任何冒落跡象。與1#進路間隔3 m，施工2#進路至1#進路采空區位置崩落頂板，與1#進路采空區連通后，擴大了采空區內頂板暴露面積。1#、2# 2條進路采空區同時發生冒落。故采空區內頂板的暴露面積越大，采空區越易發生冒落。增大采空區頂板的暴露面積，是產生采空區冒落的一種有效方法[3-4]。

3）改變中深孔爆破參數。對懸頂7～10 d 仍無法自然冒落的進路懸頂，采取改變中深孔爆破參數的方式解決。鑿巖爆破參數選取：最小抵抗線1.2 m，孔底距1.8 m，排面角60°，炮孔邊孔角50°～90°，炮孔延長19 m，5個炮孔。中深孔崩落處理懸頂方案見圖3。

3.3.2 問題探索

1）在分段巷道內鑿巖時，每鑿巖一排炮孔，就爆破一排，達不到多排同鑿分排爆破。炮孔爆破后對于孔后巖石的破壞距離，理論上，普氏硬度系數為8的巖石中，炮孔破壞半徑為2.23 m，仍需在實踐中繼續探索，逐步達到多排鑿巖，分次爆破。

2）每鑿巖一排炮孔，即進行一次人工實地測量，設計者需在冒落區邊部進行測量，危險性高。設計者每一次進行實地測量時需加強安全教育。

3）由于此段巖性的限制，鑿巖用水量大，礦石泥化大，對鏟運機行走出礦影響大，因此在鑿巖時采用潛水泵排水，減少了巷道泥化，有利于鏟運機安全運行。

3.4 應用效果

對4勘探線—12勘探線翼部礦體采用崩落回采技術回采，崩落礦體為12 m，中深孔崩落12 m高礦體后，形成60 m3的采空區。炸藥爆破效應將產生礦體的持續冒落，由于采空區極小，依靠巖石松散系數變大直至采空區冒落嚴實。回采以來，共回收礦石39 460 t，鎳金屬量248.6 t，可回收鎳金屬量187.77 t，產值為3 680.2萬元。

4 結 語

中深孔崩落回采技術是一種低采礦成本、安全性高的回采技術，在國內外有著較為廣泛的應用。

根據不同礦體賦存條件，采用靈活多變的崩落回采工藝，尤其是“采、崩、充”的有機結合，是有限礦產資源合理利用的最有效技術途徑之一。針對富家礦130 m中段邊翼部較破碎低品位礦體存在礦體狹窄、無法形成規模開采的現狀，提出了采用小分段中深孔崩落與自然冒落相結合的崩落回采技術進行回采。通過實踐總結出適應該邊翼礦體回采的技術方案，取得了較好的效果。隨著富家礦礦產資源逐漸減少，主礦體回采接近結束，靈活多變的崩落回采技術將逐步取代其他采礦技術。

[參 考 文 獻]

[1] 金開玥.中深孔爆破一次成井技術在錦豐金礦的應用[J].黃金，2018，39（3）：36-39.

[2] 李傳迎，李明珠.中深孔爆破在排山樓金礦的應用[J].黃金，2017，38（6）：33-36.

[3] 蘭啟城.自然崩落采礦法創新技術設計及應用[J].黃金，2018，39（7）：49-53.

[4] 郭海龍，楊平.夜長坪鉬礦自然崩落采礦法設計實踐[J].黃金，2015，36（6）：33-37.

Application of caving mining technology in the low-grade

ore body at the wings of Fujia Mine

Leng Shuzhi

（Jilin Zhongze Haorong Group Co.，Ltd.）

Abstract：The ore bodies at 4th exploration line-12th exploration line at the wings of Fujia Mine are relatively fragmented steeply inclined medium-thick ore bodies，which can not be mined in large scale and are low-grade.Based on the characteristics and current status of mining，the caving mining technology that combines caving and block caving was chosen through discussion.The paper in detail introduced the layout of mining preparation cutting project，mining processes and the key points of caving technology，while the problems taking place in mining are explored as well as their solutions.Engineering application shows that flexible caving mining processes are used according to the occurrence conditions of copper bodies，and 39 460 t ores have been mined，creating 36.802 million yuan profits，which are significant economic benefits.

Keywords：medium-long hole;ore body at the wing;low-grade;block caving;caving mining technology