有底柱分段崩落法在8#礦體無軌開采中的應用

鄭 位

（云南錫業控股有限責任公司，云南 紅河 661000）

有底柱分段崩落法主要適用于產狀、形態變化不大和不含或少含夾石的礦體，是原松樹腳錫礦常用的采礦方法，2013年云錫大屯錫礦地質部門提供了8#礦體新增資料，2014年經礦部審核通過了《大馬蘆深部無規開拓設計》，全面迎來氧化礦無軌變革，此次設計的8#礦體共計有地質礦量849500噸，品位1.261%，金屬10715噸，占大馬蘆深部資源近1/3的比重，在嚴格執行國家相關部門頒布的礦山設計的有關規程、規范和標準，遵循“三同時”的原則的基礎上，充分利用礦山現有的生產系統，達到安全、高效、低貧損、低成本無軌開采，此次設計對大馬蘆未來生產的持續發展具有重大影響。

1 礦體特征及開采技術條件

礦石類型為褐色、褐紅色土狀氧化礦，以赤鐵礦、褐鐵礦為主，無結塊性和自燃性，圍巖為灰色、淺灰色細晶大理巖，局部節理發育，致圍巖破碎。礦體有用組分均為錫石，礦體含錫品位變化不均勻，變化較大，圍巖礦物主要有方解石和白云石。8#礦體為緩傾斜氧化礦，似層狀、多層狀、疊瓦狀的產出，南西走向北東，向北東側伏，走向延伸近200m，向北西傾斜，傾角3°～30°，礦體平均厚度10m～13m，礦體賦存標高：1415m～1520m。

2 開拓部分

2.1 開拓現狀

1360中段中央三大料倉已投入正常使用，但由于運量巨大，三大料倉基本只能滿足高峰山的生產需求，所以此次設計只能獨立考慮溜井及轉運系統。馬吃水1360至1420中段主斜坡道還未投入施工，已列入重點施工計劃，待工程抵達43、44線即可進行本次設計的施工。

2.2 開拓工程設計

接馬吃水主斜坡道，在一號斷裂上盤施工主斜坡道工程，由于礦體走向延伸超200m，且礦體形態兩個剖面變化很大，所以沿馬吃水43、44線各自施工主斜坡道，命名為北部主斜坡道、南部主斜坡道。主斜坡道近似螺旋形上升，分多層穿過斷裂，通達礦體。

溜井系統布置在南北斜坡道的中間，緊臨斜坡道主回風井，用聯絡道與南北斜坡道聯接，井腳直通1360中段有軌運輸系統，礦石可直接運往大屯錫礦礦物加工中心。

主斜坡道回風井布置在南北斜坡道的中間，緊臨主溜井，用聯絡道與南北斜坡道聯接，端部通1540中段；采場端部回風井布置在礦體外蘆塘壩斷裂下盤，有回風聯道與三大采區聯系。如圖1。

3 采礦方法選擇及確定

3.1 采礦方法的選擇

由于開采范圍內地面允許陷落，礦石、圍巖中等穩固，傾角變化3°～30°，厚度由薄到厚，在不同采區礦體的產狀、形態有較大差異，經技術經濟比較后，初步確定選用“切頂護頂空場法”、“有底柱分段崩落法”進行回采。

3.2 采礦方法經濟技術分析比較及結論

表1 采礦方法經濟技術分析比較

8#礦體由于呈多層疊瓦狀產出，在切頂護頂空場法和有底柱分段崩落法之間進行選擇，兩者的生產能力差不多，如果選用切頂護頂空場法，就局部礦體厚大位置來說，在十幾米高的空區下作業是否安全，這是最大的問題，由于回采后暴露面積過大，勢必要對采場劃分礦房礦柱，并且實施充填，但是石渣來源在此區域也是一大問題。雖然有底柱分段崩落法貧化大，但是一坑熟練掌握此方法，且就目前的生產經營形式來說是安全、方便、可靠和適用的。最后采用有底柱分段崩落采礦法。

4 采場及采切工程布置

4.1 采區劃分及回采順序

8#礦體走向延伸超200m，且礦體形態兩個剖面變化很大，靠近43線可沿礦體傾斜方向布置采場，而靠近44線由于礦體傾角超20度，礦體局部超30度，則只能沿礦體走向布置，所以，以43、44線之間以南北間柱為界，劃分南北采區。同一水平上，按照礦體的賦存條件，總體來說由南往北，由東向西退采。南北二區根據當期的產量需求，可進行同時回采，區域內也可以使用步距控制，下一個采場（礦房）滯后上一采場（礦房）1-2個步距，區域內垂直方向上，就44線來說，上部礦體的回采必須超前下部礦體至少兩個以上的礦房。最后回采南北間柱，可一次崩落。

4.2 采切工程布置及其參數確定

北采區：北部主斜坡道工程到達頂層以后，首先施工切頂巷道對礦體進行升級，如果升級出來礦體與前期提供的資料類似或者一致，則整體工程與圖件一致，分作切頂層、中間層以及拉底層，最下面就是出礦巷道，所有分層全部沿剖面方向布置。分層高度15m左右，底柱4.5m至6m，礦房寬19m，長為礦體沿剖面方向的傾斜長，出礦進路與出礦巷道成45度夾角，南北進路交錯布置，進路間距14m。出礦巷道及鑿巖拉低巷道端部聯通，最后與回風巷道聯通。

南采區：南部主斜坡道工程到達頂層以后，依舊施工切頂巷道對礦體進行升級，如果升級出來礦體與前期提供的資料類似或者一致，則整體工程與圖件一致，

沿礦體走向施工主體工程，由上往下依次是拉底層、出礦巷道層。礦房尺寸：寬19m，長為礦體走向長，出礦進路的布置與北采區一致，針對礦體傾角較大部位采用單邊漏斗受礦。所有出礦巷道與端部回風巷道聯通。如果南采區升級后礦體間夾石變小，兩層礦體一次崩落。

圖2 1420中段底部層平面圖

圖3 大馬蘆礦段馬吃水44線剖面圖

4.3 回采工作

首先采用Boomer K41X掘進鑿巖臺車施工大規格切平切井，掏槽時用YG-40型導軌式鑿巖機施工垂直上向平行炮孔，其孔徑54mm，孔深為8m，孔間距1m，呈梅花形布置，采用直徑為45mm的粉狀乳化炸藥，人工柱狀不耦合裝藥，延時非電毫秒管控制一次爆破崩落礦石形成最初的切割槽。

再以切割槽為自由面采用Boomer K41X掘進鑿巖臺車在鑿巖巷道施工上向扇形炮孔進行崩礦，炮孔參數：孔深8至25m，孔徑71mm，排距2m，孔底距2.3m～2.5m。采用國產裝藥器裝粘性粒狀炸藥，呈階梯式后退崩礦。崩下的礦石用ST--2D鏟運機配2m3鏟斗鏟至采場主溜井，下放至1360中段，最后經有軌系統運往選廠。回采43線時，可以先行回采中間層的夾石以控制兩層合崩的貧化。

4.4 工程量統計表 （含開拓部分）

見表2。

表2 工程量統計表

4.5 典型斷面及炮孔布設圖

圖4 4.0m×3.8m斷面“正臺階”掘進示意圖

圖5 3m×3m斷面掘進示意圖

4.6 主要技術經濟指標表

表3 技術經濟指標表

5 施工及安全注意事項

5.1 無軌巷道掘進強制要求

（1）無軌大斷面巷道掘進，必須采取分臺階施工工藝，臺階高度不低于0.8m。

（2）設計采用錨桿或錨網支護的無軌大斷面巷道，掘進支護作業必須在臨時護頂支架或臺車立爪下進行。

（3）無軌大斷面巷道掘進，必須沿巷道方向，每間隔5m在巷道頂板中心施工一個大于2.2m的垂直上向探孔。

（4）設計必須支護的無軌大斷面巷道，支護必須緊跟掘進迎頭，支護距迎頭不得大于1m。

（5）大斷面巷道掘進時必須采用36伏110瓦以上的LED燈，確保工作面照明的亮度。

（6）無軌大斷面巷道掘進作業人員佩戴的便攜式氣體檢測儀必須正常使用，迎頭處空氣需經“氣體檢測儀”檢測合格后方可進行掘進作業。

5.2 一般要求

（1）工程：無軌斜坡道施工時風水管、通訊電纜、動力電纜掛鉤5m一對，掛高3m，照明線掛鉤在巷道頂板中央，每隔15m～20m布置一個。施工至距貫通點15m時測量工程技術人員提前出具貫通通知單，對貫通點進行現場標記，并通知相關工區以及股室對相鄰周邊進行封閉，確保安全貫通，距貫通點5米時提前使用長釬施工超前探眼。

（2）檢撬：施工時，保證照明的基礎上，嚴格按要求做好“三檢查、三清除”工作，執行好“三三”檢查制，及時清理好浮石、浮塃、殘藥、瞎炮等。

（3）支護：斜坡道丁字開口位置應采用錨桿聯合錨索支護，先用錨網進行支護，支護好后再使用錨索進行注漿支護。錨桿長2.5m，錨桿孔間距不大于錨桿長二分之一，孔眼布置成梅花形，錨應力不小于40千牛。錨索支護時采用6m長螺紋鋼加注漿支護。常規4.0m×3.8m斷面，頂板上錨桿長度不低于2.2m，間距不大于1.1m；側幫處錨桿長度不低于1.8m，其間距不大于0.9m；工程位置處應采用錨噴支護；并保證支護后的規格符合設計要求。施工隊組在施工過程中遇斷裂破碎、滲水松散等應及時與有關部門聯系，視實際情況決定支護型式，并提前做好支護準備（錨桿、錨網、架鑲用料等）。

（4）爆破：起爆器、炸藥、雷管等必須保證在視線及可控的范圍之內，爆破物品等需嚴加看管，以防止丟失，雷管、炸藥的取用需按標準建立臺賬。施工人員在進行放炮前，退至離迎頭200m外安全位置站好崗哨，待作業面和周邊所有人員撤離至安全位置后，由專人進行聯線，到指定起爆點起爆。

（5）其他：本次設計采用高效無軌施工，使用的無軌高效設備較多，故在作業的過程中要小心設備傷人，設備操作人員在啟動設備時，要確保設備附近安全可靠。

6 通風

（1）新鮮風流由系統風源經馬吃水主斜坡道供給，掘進主斜坡道時污風由主斜坡道回風井回至1540中段。采礦作業時，新鮮風流經主斜坡道進入工作面，洗刷采場后的污風，經采場人行回風聯道或者回采后的上部空區進入東部回風井，回至1540中段。所有污風由1540中段大箐西部回風井排出地表。

（2）工作面施工過程中，在通風系統形成以前工作面通風方式采用混合式通風，風機風筒及時跟進確保通風良好，壓入式風筒距掘進面不超過10m，抽出風筒應滯后壓入風筒5m以上，抽出風量應大于壓入風量的25%～30%。

（3）施工人員在出碴前，應做好噴霧灑水工作，避免粉塵危害，打眼必須濕式作業。

7 地壓管理

在南采區與北采區之間留采區間柱，控制整個采場暴露面積，保證生產作業的安全。掘進及回采過程中，還可以根據采場穩固情況，采用噴錨網支護。隨著回采工作的進行，采場頂板一般均會自行冒落，無須進行專門處理，為了預防頂板大面積冒落產生的沖擊波傷人和設備，出礦完畢的進路及時進行封閉，在采場回采結束后及時采取措施（毛石混凝土，欄板）對通往采場各通口進行封閉，以防人員進入。

8 損失貧化管理

（1）嚴格按照設計施工炮孔，防止頂板圍巖混入，造成貧化，不斷改善和提高深孔爆破質量，合理確定爆破順序及爆破參數，降低礦石貧化損失率。

（2）加強現場監督取樣以及廢石隔離工作，采場結束前要認真清理殘礦。

（3）質量管理人員收集整理好現場第一手資料，及時準確地標定爆破堆的礦巖界線，并隨采剝工作的推進，發現礦巖界線有變化時，應及時修改所設標志。

（4）認真貫徹“厚薄、大小、貧富、難易”礦體兼采的技術政策。對采場零星小礦包、殘礦、粉礦特別是高品位富礦加強其回收工作，減少資源損失。

9 結語

有底柱分段崩落法在8#礦體無軌開采中的應用是崩落法在大屯錫礦無軌區域一次新的嘗試，此次結合深部開采實際的采礦工藝的探索、采掘參數的設置，為后續同類型礦體的開采樹立了標桿，開創了先河。不斷地收集整理現場原始數據，形成企業乃至行業規范，后續9#、10#礦體的開采雖然埋藏更深、更遠，有了開采參照，進一步處理好水的問題、應力集中問題，才能不斷釋放產能，奠定礦山可持續發展的堅實基礎。