覆巖下電耙道改塹溝底部結構實踐

羅江龍

(昆明風景礦業有限公司， 云南 昆明 654100)

0 引言

東川是全國較早開采銅礦的地區之一，在近代銅礦開采歷史上，電耙道底部結構淺孔留礦法在區內銅礦山使用較為普遍，在人力成本較低的時期取得較好的經濟效益。但該采礦方法生產能力較為低下，礦塊生產能力僅為30～50 t/d。電耙道出礦過程中常會出現大塊堵塞于斗頸位置，處理漏斗堵塞存在較大的安全風險；同時較為頻繁的二次破碎容易造成漏斗眉線損壞、電耙道結構破損等現象，進一步影響作業安全；在礦房出礦后期，二次破碎成本往往居高不下。鑒于此，為提高出礦效率，同時降低出礦過程中的安全風險，有必要對出礦結構進行研究和改進。

根據區域內礦巖性質特點，選擇在區內某銅礦2700 m中段大量出礦采場開展電耙道改塹溝底部結構試驗，將出礦高度從電耙道水平調整至階段運輸巷道水平，采用地下鏟運機等無軌設備放礦，可大幅提高生產效率，同時從根本上解決了漏斗堵塞的安全風險。塹溝形成過程中，由于礦房內留存有采下的礦石，塹溝爆破屬于覆巖之下的擠壓爆破，對降低爆破大塊產出率有積極作用。

1 開采技術條件

1.1 礦體開采技術條件

某銅礦礦體賦存于中元古界落雪組和因民組地層接觸面，含礦巖層為灰白色至白色硅質白云巖，銅礦體水平厚度為4.0～40.0 m，礦體傾角為65°～80°，屬急傾斜中厚至厚礦體。礦體上盤因民組為紫色板巖，f系數為8～10，穩固性較差，大面積暴露時容易冒落，造成礦石貧化；下盤落雪組為灰白色、淺肉紅色白云巖，f系數為9～12，穩固性較好。

1.2 試驗采場情況

試驗采場位置礦體水平厚度為30～32 m，階段高度為60 m，采用電耙道底部結構淺孔留礦法進行回采，礦塊垂直礦體走向劃分，礦房寬度為22 m，礦房長度為礦體厚度，底柱高度為16.5 m。礦房采用淺孔留礦法已回采結束，計劃采用電耙大量出礦。根據該銅礦相似采場生產情況，大量出礦效率約為3000 t/月，大量出礦周期較長。其電耙道底部結構見圖1。

2 塹溝底部結構研究

2.1 塹溝底部結構

根據原有電耙道底部結構情況，結合礦塊底柱礦體回收，為最大限度回收礦石，設計塹溝底部結構方案見圖2。具體方案為：在階段運輸巷道平面沿礦房中軸線布置塹溝巷道，在塹溝巷道兩側布置出礦巷道，出礦巷道與塹溝巷道通過出礦進路進行連通，在礦體上盤一側安全位置施工3.0 m寬切割槽，在塹溝巷道及電耙道布置中深孔。為確保塹溝底部結構安全，塹溝巷道與出礦巷道凈間距不少于10.0 m，出礦進路間距10.0～12.0 m，出礦進距與塹溝斜交布置，有利于提高出礦效率。

在空區外安全區域設置3.0 m寬切割槽，切割槽形成后，利用切割槽為自由面進行塹溝爆破，爆破后空區內礦石即可下放至塹溝平面，利用鏟運機 進行大量出礦，礦石經溜井溜至下中段進行集中有軌運輸。

圖1 電耙道底部結構

圖2 塹溝底部結構

2.2 切割槽施工

切割槽施工采用淺孔留礦法，其施工方式見圖3。即沿塹溝“V”型槽邊界兩側施工切割井，從出礦巷道施工人行井至切割槽回采高度（切割槽設計高于礦房拉底平面1.0 m），施工聯絡道連接人行井和切割井。人行通道形成以后，以切割井為自由面，利用淺孔留礦法回采切割槽至設計邊界和設計高度。為確保切割槽采礦質量及嚴格保證中深孔抵抗線，沿切割邊界施工數個中深孔，淺孔留礦法回采切割槽期間，以該中深孔作為參照邊界，以此提高 切割槽成形質量。

圖3 切割槽施工

切割礦采礦期間，采用抽出式局部通風，通風管由出礦巷道經人行井和聯絡道與切割槽作業空間連通進行通風，以保障切割槽施工期間通風安全，切割槽采礦結束后立即進行全部放礦。

2.3 塹溝鑿巖及爆破

切割槽放礦結束后，即可進行塹溝中深孔爆破。塹溝第一次爆破以切割槽為自由面，爆破補償比按照30%進行控制，確保塹溝爆破質量，爆破后塹溝連通礦房內采下礦石。此時，塹溝剩余中深孔爆破均為擠壓爆破，深孔鑿巖和爆破均需按照地下深孔擠壓爆破相關參數進行設計。每次擠壓爆破后需進行松動放礦，放出礦石量約為爆破礦量的20%～30%，為下一次擠壓爆破提供補償空間。

由于受電耙道空間影響，桃形礦柱在塹溝深孔鑿巖時往往存在一定的控制盲區，該盲區域爆破后易產生較大的塊度。因此，需同時對桃形礦柱進行深孔鑿巖和爆破，在塹溝中深孔爆破時，電耙道對應位置中深孔同時爆破，充分破碎電耙道桃形礦柱，避免形成大塊，進而影響放礦效率及放礦安全。

根據鑿巖設備和擠壓爆破相關要求，本次設計塹溝和電耙道中深孔孔徑均選用d=76 mm，電耙道中深孔采用YGZ-90鉆機進行施工，塹溝巷道中深孔采用T-100高氣壓環形鉆機進行施工，以確保中深孔施工偏斜率控制在允許誤差范圍內。本次設計回采范圍內巖石為厚層狀白云巖，巖石較為穩固。根據經驗公式及擠壓爆破要求，塹溝中深孔爆破抵抗線：

孔底距:

孔口距:

最小炮孔堵塞長度:

根據礦體開采技術條件及礦巖特性，結合電耙道工程現狀。本次電耙道改塹溝爆破中深孔孔網參數取W=b=1500 mm，孔底距a1=1900～2600 mm，孔口距a2=1200～1600 mm，最小炮孔堵塞長度l=1500 mm。塹溝及電耙道中深孔按照扇形中深孔炮孔能量分布規律進行設計和裝藥。中深孔爆破選用黏性粒狀炸藥進行爆破，導爆索和導爆管雷管聯合起爆網絡，毫秒微差延期爆破，每次擠壓爆破取3～5排中深孔，崩礦步距為4.5～7.5 m，每排炮孔為一段延時，多排微差擠壓爆破排間隔時間比普通微差爆破長30%～60%，以便使前排炮孔爆破的巖 石產生的位移能形成良好的空隙槽，為后排爆破創造補償空間，充分發揮擠壓作用。為避免造成過度擠壓，本次設計擠壓爆破的炸藥單位巖石消耗量控制在0.50～0.55 kg/t。經爆破后對現場進行觀察，塹溝爆破成形與預期相符，擠壓爆破大塊（600 mm）產出率＜5%，放礦效率大幅提升，試驗結果符合預期。

3 結語

通過對電耙道底部結構進行塹溝化改造，改善了原有底部結構中的職業健康防范難題，同時大大提高了生產能力，降低生產成本。具有較高的經濟效益，在相似工程中可推廣使用。

（1）放礦產能提升。塹溝全部形成后，無軌放礦效率由電耙道放礦30～50 t/d增加到300～450 t/d，生產能力大幅提升，放礦成本隨之降低。

（2）放礦安全改善。由電耙道改為塹溝底部結構后，相對較大的出礦進路斷面從根本上避免了大塊礦石堵塞電耙道漏斗后的現象，規避了漏斗堵塞的處理風險，同時節約了處理漏斗堵塞的爆破成本和處理時間。

（3）作業環境改善。原電耙道放礦時，耙斗在電耙道內行走時容易產生大量粉塵，存在較大的職業健康風險，且電耙道放礦作業人員需頻繁進入電耙道內處理漏斗。改為塹溝底部結構后，放礦環境由電耙道改為出礦巷道，作業條件大幅改善。