坑內鉆在生產地質探礦中的應用研究

晏文全

（四川省地質礦產勘查開發局二零七地質隊，四川 樂山 614000）

坑道內取樣具有普遍代表性，直接觀察到礦巖產狀和部分物理力學性，化驗品結果可信，與坑內鉆聯合應用，完全實現探采結合，探礦后巷道用作采場采切工程?？拥捞降V工程分為探礦天井（垂直、傾斜）、探穿 （副穿）、探礦上山（下山） 等?？拥捞降V掘進時易發生片幫冒落及塌方、炮煙中毒等生產安全事故；取樣工在探礦巷道內長時間埋頭取樣，擔心遇到生產安全事故，導致地質取樣質量無法保證；掘進工程量大，時間長，成本大，工效低。我市橋頭A金屬礦有五十年以上開采歷史，中段多，為加快生產探礦，減少礦山維簡費用，盡快回收殘礦，保持生產三級礦量平衡，同時克服坑道探礦缺點，從1998年起先后購置了二臺 KY-150、一臺 KY-200 坑內鉆，在礦山地質探礦和地采工程掘進中發揮了主要的作用。

1 坑內鉆在地下開采中的應用

我市橋頭A金屬礦于1969年建礦，經過1#露采工程、一期地采工程、二期擴建工程、三期深部工程、四期接續工程等五個發展時期，地下每40m一中段有-40m中段～-290m中段、每50m一中段有-340m中段～-640m中段，共計14個中段；其-640m中段為開拓中段、-440m中段～-590m中段為回采、采切中段；應用坑內鉆代替部分坑道探礦在此14個中段進行了生產探礦、殘礦探礦、超前探水、指導掘進方向，作為泄水孔，充填孔，通風孔，處理溜礦井堵塞等應用?？觾茹@發揮了重要作用。

1.1 在生產探礦中應用

在主礦體及其周邊進行掃盲、主礦體尖滅、分支礦體探邊摸底使用坑內鉆進行生產探礦。

1.1.1 以主礦體為主的生產探礦

在開拓、采切中段中，以穿脈為主進行生產探礦，坑內鉆作為輔助手段探礦，利于探采結合，為后期采場建設所用。在水平開拓工程（100×100）m網度控制的基礎儲量（111、121、122），以實際工程控制間距（50×50）m探明的基礎儲量（111、121），上下中段相鄰勘探線上有礦體的，礦塊長度約50m，在其中間用坑內鉆加密25m探礦，以實際工程控制間距（25×50）m探明升級到基礎儲量（111）；在其兩端，探礦穿脈按采切巷道斷面進行設計施工，采場建設時作為人行通風的聯絡道，在礦塊兩端布置人行通風天井連接上下兩個中段，作為人行通道，亦兼作探礦充填井。在兩條天井內垂高（20~25）m，掘一條副穿進行探礦，提高了儲量級別，摸清礦塊賦存產狀要素，為礦山編制季度月度生產作業計劃、礦塊地質說明書、采礦單體設計、計算損失貧化率提供精準可靠的資料。

1.1.2 尖滅分支礦體探邊摸底

在主礦體尖滅兩端和分支時在中段巷道或探穿內，探邊根據邊緣礦體厚薄決定加密水平探礦間距，由近向遠，間距一般小于12.5m、25m兩種或水平扇形孔探礦，摸底探礦就是坑內鉆垂直扇形孔探礦，在礦體下盤，由近及遠，每15m高進行探礦，最多三個垂直扇形孔[1]。

1.1.3 主礦體周邊掃盲增儲

接觸帶和層間有矽卡巖礦化現象時，同1.12，利用已有工程，坑內鉆進行水平和垂直探礦。

1.2 殘礦探礦

殘礦回收復雜，生產系統不完善或被破壞，礦房回采后，沒留間柱，頂、底柱受力狀況發生了明顯的變化，導致破壞程度不明確，給殘礦回收帶來了許多不確定因素。殘礦探礦在穿脈內、在原中段運輸巷道內，礦塊中央附近錯開以前生產探礦鉆孔，重新打上下傾斜兩孔，摸清頂、底柱賦存狀況和開采技術條件下因地制宜，利用現有的工程，采用適應的充填采礦方法，在確保本質安全的前提下，力爭降低礦石貧化損失，提高殘礦回采率。

1.3 超前探放水防范水災安全隱患

區域內可溶碳酸鹽類裸露面積50.48km2，溶蝕洼地、溶孔溶洞、溶蝕裂隙發育，其形態和分布規律受地質構造、巖性和地下水徑流控制。如巖溶沿構造帶呈串珠狀發育，且巖溶形跡的長軸方向與構造線大致平行；巖溶還沿不同巖層接觸界面發育，尤其沿碳酸鹽巖與巖漿巖接觸帶特別發育。區域上巖層含水性有第四系孔隙弱含水層，中—強巖溶裂隙溶洞含水層和相對隔水層。含水層的水在（+12~+439.37）m，接觸構造含水帶的水在分布于（+50～-300）m標高。礦床所在地區屬六度地震烈度帶，照92年版（第三版）工程地質手冊，六度烈度帶的最大水平加速度為（0.005~0.01）g。本地區取0.005g。以“巖溶化巖層為主的層狀礦床”類型，工程地質條件屬中等類型。

一期地采工程基建-40m中段時發生的溶洞突水事，造成10人死亡慘劇，回風井附近地表塌陷，巷道被淹，停產約半年之久清理巷道，恢復管纜線。為了吸取這次深刻的教訓，在大理巖、灰巖巷道內堅持“預測預報、有疑必探、先探后掘”的基本原則，貫徹實行超前探水方針，制定了探放水制度。當巷道接近或穿越含水性分布不明的各種接觸帶、構造帶、含水裂隙溶洞發育帶或預測有涌水異常的地段；工作面出現滴水、淋水、涌水、射流、掛紅、冒“汗”、發霧、水響、地鼓、溫度變化等水文地質異?，F象時。采用坑內鉆施工不少于6m孔深5個探水孔，巷道中心探水孔方位角平行巷道掘進中線方位角，左幫探水孔方位角以巷道掘進中線方位角逆時針15°，右幫探水孔方位角以巷道掘進中線方位角順時針15°，頂底板探水孔方位角與巷道中線掘進方位角平行。左右幫及巷道中心探水孔傾角為2°～3°，頂板探水孔仰角5°，底板探水孔俯角15°。在鑿巖過程中，必須優先施工探水孔，施工過程中，發現異常，須停止作業，立即逐級匯報，待上級技術部門確認安全后，方能繼續作業。否則，技術部進行探放水專項設計，采取相應安全技術措施，防止掘進時遇到老窿、裂隙、破碎帶、斷層、溶洞而發生突水淹井和塌方等生產安全事故。

1.4 在地采工程的應用

1.4.1 指導巷道前掘方向

按1.3中制定了探放水制度，摸清地質水文空間賦存情況后，采取相應安全技術措施，根據選擇采礦方法，開拓、采切巷道與地質構造和礦體有安全距離，快速通過破碎帶、斷層、溶洞、老窿、裂隙等不利地質構造，指導巷道前掘方向。

1.4.2 作泄水孔

在副井中段馬頭門水溝內打兩個直徑準100mm鉆孔，間距0.5m，鉆孔上口覆蓋蓖子，防止石子、廢棄的線管、不溶化硬紙塑料，進入泄水孔，引起堵塞。鉆孔直接通到下中段水溝內排到水倉。-40m中段鉆孔到-90m中段水溝內，排到-90m水倉；-130m中段鉆孔到-170m中段水溝內，排到-170m水倉；-210m中段鉆孔到-250m中段水溝內，-250m中段鉆孔到-290m中段水溝內，排到-290m水倉內。作業安全，快速。

1.4.3 作充填孔

因基建倉促沒達到計劃要求，在-90m中段試生產時建設了兩個留礦法的采場，當時地面干式充填系統還沒建，無法立即就充填，留下了安全隱患。在其采場正上面地表+12m有一條常年不竭人工河，采場回采結束后，由于沒及時充填，頂板已塌到-32m水平，為阻止采場繼續向上塌方，在地表+15m打兩個相距15m直徑準100mm充填鉆孔通到兩個采場，臨時建立了充填站進行全尾砂充填。有效防止了與地表人工河貫通，避免了水患發生。

1.4.4 作通風孔

副井從-210m延伸-290m、盲副井從-490m延伸-540m時，在副井中心向下掘一個直徑準100mm鉆孔，解決副井反掘時通風，為炮孔爆破時增加了一個自由面和爆破體的補償空間，改善了爆破質量綜合效果。加快了有毒有害氣體炮煙、粉塵排出，及時補充了新鮮空氣，降低了副井內的作業時的溫度。

1.4.5 處理溜礦井堵塞

我市橋頭A金屬礦礦廢石溜井達85條之多，其中礦廢主溜井各一條。每季度都會發生溜井堵塞。2017年3月（-490~-440）m中段主廢石溜井在懸空15m處堵塞高度有21m。原因項目部清理水溝、內外水倉中的泥漿膠結成塊，形成一定強度，在底部鋼管支撐用裸露炸藥爆炸沒見其破壞效果。改用鉆孔法，用KY-200坑內鉆配直徑準100mm鉆頭，打穿到底部。經5個多小時的爆破工作便疏通了此主廢石溜井，消耗了90kg卷筒銨油炸藥，62發導爆管，少量鋼絲，材料消耗少，疏通效率高。

1.4.6 斜坡道封堵

對礦井斜坡道進行封堵，按照以下要求進行。①與井筒聯絡的巷道預先施工2座擋渣墻。擋渣墻采用砼澆灌，砼強度不低于C25，墻體外緣要接幫接頂，墻厚不少于3 m，墻體內加鐵絲網和鋼筋。②向井筒內回填尾礦，直到尾礦填至距井口約35 m后，每回填10 m尾礦，注入水泥漿5 m，如此交替充填至井口3.8 m處。③需進行二次充填，使綜合充填率大于90%。④井筒經尾砂充填后，井口采用鋼筋混凝土澆筑頂蓋進行密閉，厚度3 m（圖1）。⑤水泥澆灌完成后，進行不低于3個月的養護。⑥養護3個月后，澆灌體上方覆蓋至少0.8 m厚的土層。⑦井筒上方不得負載重物。

圖1 井筒封閉工程設計

2 坑內鉆使用效果

從2014年到2018年未，我市橋頭A金屬礦坑內鉆進行生產探礦鉆孔約21243m，按實際坑內鉆鉆探成本160元/m、坑道探礦成本2400元/m計算，累計節約4758.43萬元；實現探采結合、探邊摸底累計探明儲量約516kt，周邊掃盲累計探明增儲約92.8kt；超前探水鉆孔約14683m；通風孔鉆孔140m；按采選生產能力400kt/a計算，延長礦山服務1.52a。作業安全，無任何輕傷以上事故。

3 坑內鉆使用過程存在的問題

鉆孔方位、傾角用羅盤測放，坑內鉆搬遷、安裝快，操作簡單、作業安全，施工場地小，效率達（12~15）m/臺班，特別尖滅分支礦體探邊摸底，第一次沒探到礦體，重新再布孔時其效率優勢明顯；技術人員進行跟蹤服務，發現鉆孔打偏或沒達探礦要求時，及時糾正。當鉆探超過65m時，坑內鉆鉆孔會出現較大的偏斜；若遇有破碎帶、溶洞、斷層鉆孔更加偏斜，導致地質資料探礦可靠程度低；作業時孔壁破壞或有溶洞、裂隙，掉渣后鉆頭、鉆桿會被卡、甚至掉鉆頭、折斷鉆桿；巖芯采取率達不到行標，不能真實反映礦巖性質、地質構造，需再次探礦；巖芯細，矽卡巖內礦化不明顯或礦化不強時容易漏礦。

4 結語

我市橋頭A金屬礦坑內鉆在生產探礦、殘礦探礦、超前探水、作為通風泄水充填孔、指導巷道前掘方向、處理溜礦井堵塞的應用，操作簡單，易控，取代了部分坑道探礦；探礦施工場地布置靈活，提高了探礦效率；巖芯具有典型代表性，化驗結果及地質編錄為編制年度季度月度采掘生產技術作業計劃，設計采礦施工圖、采礦貧化損失管理，提供了完整地質水文工程資料；節約生產探礦成本；維持三級礦量動態平衡，加快回收殘礦，確保了礦山生產能力，延長礦山服務年限；沒發生片幫冒落現象、無炮煙中毒事故，作業現場安全。