無底柱分段崩落采礦法的應用與創新

朱大斌

(廣寧縣大鴻明礦業有限公司， 廣東 肇慶市 526346)

采礦方法優化選擇是礦山項目的主要決策。欒川縣黑家莊鉬礦原來是民采礦山，采用平硐開拓，3 個中段高差分別為50～60 m，采礦工作在已開拓平硐內同時進行。采用房柱留礦采礦法在實踐中存在的缺點包括：淺孔落礦生產能力低、勞動強度大、安全程度低；采場存礦量太多；保留大量礦柱，開采總回采率低；多階段同時開采互相影響，安全生產管理復雜；礦房采空后，空區過大，存在重大安全隱患等缺點。引入投資成立合資公司后，決定采用安全性好、生產成本低、生產能力大、回采率高、機械化、自動化程度高的采礦方法，經比較，優化選擇無底柱分段崩落采礦法。

1 黑家莊鉬礦采礦方法的現狀及缺點

1.1 采礦方法現狀

礦體開采在階段內劃分為礦房（寬12 m）和連續礦柱（寬8 m）。先用淺孔留礦法由下向上回采礦房，留一定厚度保護頂柱（厚10 m），礦柱（包括連續礦柱和保護頂柱）和可回采礦房礦量各占50%左右。礦房開采全部結束后，由上階段向下階段逐步回采礦柱，或不采礦柱，依靠礦柱和礦巖自身的穩固性支撐采空區。

1.2 房柱留礦法的缺點

黑家莊鉬礦開采技術條件見表1。

表1 礦床開采條件

黑家莊鉬礦房柱留礦法的缺點：適用條件不適合；淺孔落礦生產能力低，勞動強度大，安全程度低；礦房采場留礦高達40 m，采場存礦量太多，積壓資金；礦柱礦量占儲量一半多，開采總回采率低；多階段同時開采互相影響，安全生產管理復雜；礦房采空后，空區過大，不利地壓管理，存在重大安全隱患。

2 采礦方法選擇

2.1 選擇最優采礦方法的基本要求

優選采礦方法的基本要求包括：最大的安全性；最低的生產成本；最大的采場生產能力；最優的回采率（不低于地質儲量的80%）；最小的貧化率（不高于20%的廢石混入率）；最短的回采循環周期（鑿巖、裝藥、爆破、出礦、空區處理）；最高的機械化程度；最好的自動化水平（如采用遠程遙控和自動化采運設備等）；最少的采準工程量；最充分利用重力；最大限度利用礦巖體自身穩固性支護；最短的崩下礦石滯留時間；最大的靈活性和實用性。

2.2 采礦方法的優化選擇

2.2.1 礦床開采技術條件

黑家莊鉬礦礦區屬中高山區，礦床屬裂隙充水含水的水文地質類型，水文地質條件簡單。礦體及其頂底板圍巖強度中等偏上，工程地質條件良好。地表允許陷落。礦床開采條件參數見表1。

2.2.2 采礦方法的選擇

依據礦床開采技術條件和黑家莊鉬礦目前使用房柱留礦法存在的缺點，以及選擇最優采礦方法的基本要求，選擇無底柱分段崩落法在黑家莊鉬礦進行試驗應用和推廣。

無底柱分段崩落采礦法的特點：連續回采，在覆巖下放礦，以崩落覆巖充填采空區管理地壓。要求地表允許陷落，在礦體上部無較大的含水層和流沙，礦石不會結塊、自燃，允許相對高的貧化和損失。

無底柱分段崩落法的優點：安全程度高，是最安全的采礦方法之一，該法的所有采礦活動均在較小的空間里完成，機械化及自動化程度高。主要的采礦環節可分為4 步：掘進并加固平巷；打扇形炮孔；爆破；放礦、裝礦和運輸。由于回采工序重復進行，全部采礦作業均能實現高度機械化、遙控自動化作業。生產高度的靈活性。組織方便，有利于集中作業，管理方便。生產能力大，勞動效率高，開采成本低。

無底柱分段崩落法的缺點：在覆蓋巖層下放礦，礦石的損失率和貧化率較高，要求放礦管理嚴格；在獨頭巷道內作業，通風條件差，需設計專門管道通風；掘進工作量大；開采會導致地表陷落。

3 無底柱分段崩落采礦法試驗

3.1 礦塊構成要素

無底柱分段崩落采礦法礦塊構成要素見表2。無底柱分段崩落采礦法布置見圖1。

圖1 黑家莊鉬礦無底柱分段崩落采礦方法

表2 礦塊構成要素

3.2 采準切割

礦體厚度大于40 m，礦塊沿走向布置。沿走向距礦體下盤12 m，布置脈外主運輸平巷；在下盤布置設備材料井（用于鑿巖臺車、鏟運機等進出各分段），用分段聯絡道聯通各分段水平，分段高12 m；掘進下盤沿脈運輸聯絡道；按照進路間距12 m，掘進分段回采進路；上下分段回采進路呈菱形交錯布置；如果礦體厚度大于100 m，在礦體內沿走向布置脈內運輸聯絡道，聯通各進路；每隔60 m 布置一條脈內礦石溜井；每個礦塊在下盤脈外布置礦石溜井、人行通風井各一條；各分段水平布置上盤沿脈切割平巷，聯通各進路；在各進路盡頭上盤內，掘進切割天井，聯通上下分段。

3.3 回采工作

在分段回采進路內采用YGZ-90 導軌式鑿巖機打前傾80°～85°扇形中深孔，炮孔直徑為54～60 mm，最小抵抗線1.6～1.8 m，孔底距1.2～1.4 m，崩礦步距1.6～1.8 m；用裝藥器（ANOL-150 型）裝填2 號巖石銨油炸藥，裝藥系數為0.8，采用導爆索和非電導爆雷管起爆；爆破步距為1.8 m；采用WJD-2 電動或WJD-1.5 電動鏟運機出礦，出礦效率為400～600 t/（臺班）。

3.4 采場通風

回采工作面的新鮮風流由采區下盤通風天井進入，污風經風筒由裝在通風井口的局扇抽出。在下盤沿脈運輸聯絡道用直徑400 mm 的風筒壓入回采巷道；通風天井中安裝直徑600 mm 的風筒與下盤主運輸平巷回風系統聯通排出。

3.5 勞動組織及工作制度

掘進工作由掘進隊完成，隊內鑿巖工、爆破工為專業工種，其余為混合工種?；夭晒ぷ鞣譃殍弾r、爆破、出礦3 個專業隊；1 個通風班。采用連續工作制，年工作日330 天，每天3 班，每班8 小時。

3.6 主要技術經濟指標

試驗主要技術經濟指標如下：礦塊生產能力為400～600 t/d，工作面工人工效為18～19 t/（工班），損失率為8%，貧化率為15%，每米炮孔崩礦量為10～12 t/m，采切比為3.3 m/kt。

3.7 實踐應用

用無底柱分段崩落采礦法解決欒川縣黑家莊鉬礦原房柱采礦法遺留大量礦柱的問題，已在三坑1395 水平回采礦柱中應用，效果很好。正安排培訓學習，將逐步在全礦推廣應用。結合新老采礦方法的優點分兩步回采：第一步采用淺空留礦法回采礦房，第二步采用無底柱分段崩落法回采礦柱。采礦方法布置如圖2 所示。

圖2 無底柱分段崩落采礦法與房柱留礦法聯合布置（單位：m）

4 結論

采礦方法選擇是礦山項目的重要決策，直接影響礦山其他主要決策。優化選擇無底柱分段崩落采礦法很好地解決了原房柱采礦法存在的問題，使礦山保持安全、持續、均衡生產。無底柱分段崩落采礦法具有安全程度高、機械化及自動化程度高、組織管理方便靈活、生產能力大、勞動效率高、開采成本低等突出優點。在生產實踐中為礦山企業創造了更大的生產力和更大的經濟效益。