中孔爆破落矿在采矿方法中的应用.docx

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中孔爆破落矿在采矿方法中的应用

中孔爆破落矿在采矿方法中的应用

引言

在地下矿山的回采过程中，采矿方法的选择与矿体赋存地质条件、技术经济和矿山机械化装备水平密切相关，选择切合实际的采矿方法对确保矿山平安生产、获取最大经济效益具有举足轻重的作用。

本文针对中孔爆破落矿能节省大量采准工程的低本钱优势，介绍了其在中厚矿体回采中的应用方案。

1.概述

采矿方法是从矿块中开采矿石所进展的采准、切割和回采工作的总称。

依据回采过程中采空区存在的状态和维护方法，划分为空场采矿法（自然支撑采矿法）、充填采矿法〔人工支撑采矿法〕、崩落采矿法等三大类。

但无论哪种采矿方法，选择的落矿方式不同，采准、切割和回采工作就会产生差异。

当今世界，地下矿山比拟常见的落矿方法有机械切割、浅孔爆破、中深孔配伍爆破、中孔爆破、水力冲割等等。

其中机械切割节省人工、降低工人劳动强度、平安隐患小，是科技研发和矿山装备方向，条件许可时应优先考虑；浅孔爆破适应性最广，人、财、物的准入条件低，但人工投入多、工人劳动强度高、平安隐患大，是现代矿山避无可避的无奈选择；中深孔配伍爆破和水力冲割只能适用于特定地质条件的矿体，应用范围较窄；中孔爆破落矿与浅孔爆破的人、财、物准入条件一样，但在人工投入、工人劳动强度、平安隐患等方面具有明显优势，并且最为业主看重的采掘比与中深孔爆破一样低，可以让业主的利润最大化。

下面，就以几个矿山的应用实例来介绍中孔爆破落矿在采矿方法中的应用。

2.空场法中孔爆破落矿

金日盛矿业公司在XX霍邱县拥有周油坊铁矿和重新集铁矿，主要采用垂直深孔爆破落矿阶段矿房法，简称VCR法。

但局部受限地质条件，仍需大量采用分层中孔爆破落矿房柱法。

2.1.地质条件

周油坊、重新集铁矿地质条件根本一样，均为第四系覆盖的盲矿体，矿体产状299°∠70°～80°，矿石平均品位〔TFe〕31.03%，周油坊矿体走向长3800m，倾向深564m，均厚115m，其中N3～38R穿脉之间长约1200m，矿体平均厚度约10m；重新集矿体长4000m，倾向深420m，均厚68m，其中23～55勘探线之间长约1600m，矿体均厚8m。

矿体顶板岩性主要有黑云斜长片麻岩、角闪黑云斜长片麻岩、斜长黑云片岩及铁闪片岩等，矿体底板岩性主要为白云石XX岩，局部花岗岩，岩体完整性、稳定性好。

无区域性大断层，矿床的工程地质复杂程度中等。

矿床埋藏于当地侵蚀基准面及地下水位以下，地表为稻田和村庄，无大的水体，水文地质条件属中等偏复杂的矿床。

2.2.采矿方法选择

对于厚大矿体，周油坊、重新集铁矿均采用VCR法，对于厚度10m左右的急倾斜矿体，试行过浅孔留矿法，并针对该法工作面环境差、劳动强度高、平安隐患大的特点，公司亏损补贴提高了采、掘单价，但依然受到工人抵抗。

后借鉴本矿VCR法中孔拉底爆破经历，改为分层中孔爆破落矿的房柱法〔简称分层中孔采矿，下同〕。

2.3.阶段参数

阶段长度即中厚矿体的长度，分别为1200m和1600m。

阶段高度与VCR法中段高度一样，60m。

阶段内又分为4个分段，即分层高度15m。

从原有斜坡道掘砌联络道，与各分层通连〔如下列图〕，人员及设备、材料通过斜坡道进出各分层。

周油坊/重新集铁矿分层采矿斜坡道布置图

2.4.采区参数及采准巷道布置

采区沿走向长度分割，采区长度取决于采空区嗣后充填的空区稳定性，一般120～240m。

采区高度为60m。

金日盛矿业的采区巷道布置如下列图。

采区布置分层巷道，其中1～3分层巷道塈中孔硐室，4分层巷道塈底部集矿堑沟。

各分层巷道均布置在矿体内，距底板约1m。

为了确定巷道方位并进一步探明矿体边界，每隔30m掘一组穿脉贯穿矿体顶底板〔兼作各分层装矿点〕。

溜矿眼一般布置在靠近主提升竖井的底板围岩内，全矿块内的数量不应超过2个。

溜矿眼为圆形断面，规格φ3.5m。

切割槽与人行立眼合并施工，矩形断面，规格2m×2m。

布置在采区边界一端。

注意：

为了提高掘砌和行人平安性，各分层内的立眼应在倾向上错茬掘砌。

出矿进路单侧布置，在采区下部，从底板运输巷每间隔10m，向集矿堑沟掘砌出矿进路。

2.5.采矿工艺

2.5.1采矿工序：

打中孔→装药爆破→出矿

2.5.2凿岩机具：

7655型风动凿岩机、YGZ－90型中孔凿岩机。

钻孔直径∮=60—65mm。

2.5.3中孔布置参数：

排距1.5～2.0m，同排呈扇骨布置，装药段间距1～2.5m。

其中，为了减少大块复破，孔底间距不超过2.5m；为了降低贫化率，孔底距离矿床顶、底板间距0.5m；为了减少通孔处理工时，孔底距离上部巷道、采空区底板距离1.2m〔这就要求：

做好巷道实测上图工作，并实时观察采空区边界剥离情况，遇较大片帮、冒顶、滑塌时及时估测上图〕。

2.5.4爆破参数

炸药：

采用中孔专用粉状乳化炸药或2#岩石硝铵炸药〔φ50×300mm〕均可。

粉状炸药用专门装药机、药卷用长木杆或塑胶管顶压安装。

雷管：

采用电雷管引爆导爆管、导爆管引爆火药。

装药长度：

L=1.5～15m。

装药系数：

0.2～0.6。

每次爆破3～6排中孔，每排崩矿量254.2m3，折合每米崩矿量9.93t。

2.5.5回采顺序

走向：

从两侧边界向斜坡道方向后退式回采。

倾向：

自上而下进展，中段内4个分段同时回采时，上分段超前下分段15m左右。

2.5.6矿石运输

采场崩落的矿石，各分层均采用铲运机装载胶轮车，由后者运送到溜矿眼。

其中，中段底部胶轮车直接运送到提升竖井。

2.6.采空区管理

采区采空后，封闭所有采区出入口，利用本矿已有充填系统进展充填。

其中，采空区下部15m左右利用胶结充填，其余均采用废石直接充填，使全矿废石升井提升量减少了60%。

2.7.小结

金日盛公司对中厚矿体采用分层中孔采矿后，在工程中大量使用机械，生产效率高、产量大，经济效益十清楚显。

当然，由于该公司主体采用VCR采矿，当分层中孔采空区充填时，分层中孔采矿即告暂停，采矿工人转移到VCR采场，等待充填好后即接续回采，采场与采场之间无需留矿柱。

对于没有其它配采工作面、却要保持连续生产的矿山，两个采场之间必须保存长度不少于10m的矿柱，该矿柱无法全部回收，增加了损失矿量。

3.充填法中孔爆破落矿

XX“山－柞－旬〞多金属成矿带，矿体均厚一般小于3m，各矿山对于急倾斜矿床的开采，多采用充填法：

指眼打孔，浅孔爆破，一采一充，交替循环作业。

但对于个别矿体膨大后形成的矿囊，在沿用此法的根底上逐渐开展出了中孔爆破落矿，例如夹沟铜矿。

3.1.地质条件

夹沟铜矿位于山柞旬沉积盆地南东边缘，为沉积岩变质改造热液成矿。

赋矿岩层为古生界志留统双河镇组的浅变质碎屑千枚岩，局部夹条带状粉砂岩和炭质板岩。

矿区赋存多条透镜状铜矿体，其中K6矿体长度765.7m，平均厚度1.32m，平均铜品位1.62%。

矿体产状180°～200°∠43°～48°，平均45°。

该矿体在6～10号勘探线呈囊状，囊状三轴长度为70.36m、21.45m、45.2m。

3.2.采矿方法选择

该矿山整体采用充填采矿法，浅孔爆破，一采一充。

遇到矿囊后，沿用此法技术上比拟成熟。

但是，周边一些铅锌矿在沿用此法回采矿囊时，连续发生数起顶板事故，教训沉重。

于是，有的矿山试行将矿体沿水平轴剖分成几个条带，分条带边采边充。

然而，一是爆破对高出基准面的充填体破坏严重；二是矿石爆下后抛飞进入充填体，矿石贫化率与损失率双高。

为此，夹沟铜矿利用坑道液压地质钻机打中孔，进展爆破落矿嗣后充填试验，效果良好。

3.3.采区巷道布置

中段高度40m，先掘脉内巷道探矿，然后距矿体15m在底板围岩内掘砌中段运输巷。

单独将矿囊划为一个采区。

在矿囊走向两侧窄矿体内，各布置1个行人立眼。

回采后充填采空区时，在采场两端各码砌1个溜矿立眼，立眼四周及其它空区充填夯实。

3.4.采矿工艺

3.4.1采矿工序：

打中孔→装药爆破→出矿→充填〔码砌溜矿眼〕

3.4.2中孔钻机、中孔布置及爆破参数与前文XX小异，略。

3.4.3回采顺序：

走向：

由任意一侧后退回采。

倾向：

自下而上。

3.4.4矿石搬运：

电耙出矿至溜井，通过振动放矿机装载胶轮车运输。

3.4.5顶板管理：

废石充填。

3.5.小结

中孔比浅孔爆破落矿少掘进、产量高，具有很大的本钱优势。

同时，因采空区高度、面积足够大，满足了电耙使用的空间要求，既降低了工人劳动强度，又根本杜绝了浅孔爆破人员必须长时间、频繁出入超大采空区的弊端，极大消除了平安隐患。

４.崩落法中孔爆破落矿

优良的破碎及剥离特点，使中孔爆破落矿与崩落法具有天然的亲合性。

不仅仅一些普通金属非金属矿山在崩落法中大量采用中孔爆破落矿；基至连个别金矿山也亲睐此法。

其中，XX迁安劳服铁矿区内变质岩系为太古界迁西群三屯营组。

区内有3条可采矿体，即Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ号矿体，矿体走向40°～50°，倾向NW，矿体呈透镜状，厚度2～45m，各矿体平均厚度9.5～9.85m，平均倾角55°～60°，矿石平均品位SFe26.0%。

XX省大桥金矿的金矿体赋存于三叠系下部岩性段角砾岩中，矿体总的走向50～230°方向，长1780米，倾角6°～36°，平均厚度为11.88米，一般为0.9～65.76米，矿石平均品位3.27×10－6。

劳服铁矿和大桥金矿，工程、水文地质条件总体均属简单类型，均为地下开采方式，地表允许崩落。

其采矿历程和现阶段采矿方法惊人相似：

均是先试行了其它采矿方法，并在长期的采矿实践中定型为分层中孔崩落法。

4.1.盘区划分及采场参数

两矿均以斜坡道为中心，沿走向将斜坡道两侧各矿体划分为两个盘区，盘区高度即中段高度40m。

采场宽度40～60m，长度即盘区长度，采场分层高度15m。

4.2.采区巷道布置

如下列图，采区各分层巷道由脉外运输巷、中孔硐室暨出矿进路、切割平巷组成。

4.3.采矿工艺

4.3.1采矿工序：

打中孔→装药爆破→出矿→充填〔码砌溜矿眼〕

4.3.2中孔钻机、中孔布置及爆破参数与前文XX小异，略。

4.3.3回采顺序：

走向：

沿出矿进路暨中孔硐室后退回采。

倾向：

自上而下。

分层同步推进时，上分层必须超前下分层15m以上。

4.3.4矿石搬运：

各分层用铲车出矿至溜井，中段底部直接用铲车装载胶轮车运输。

4.3.5顶板管理：

自然崩落。

4.4.小结

中孔爆破落矿的本钱优势在得到了彰显的同时，非常显著的提高了生产规模与劳动效率，产量激增，效益优良。

5.煤矿中孔爆破落矿

前文所述中孔爆破落矿集中在金属非金属矿山中，作为矿山大类中的煤矿，该方法也有广泛的应用前景。

矿务局木城涧煤矿从上世纪50年代开场试验中孔爆破落矿，却因当时没有中孔钻机，采用本矿自行研制的钻机打眼成功低，该法只局限于个别采区，末获得全面推广。

直至到本世纪初，中孔钻具及技术成熟后，中孔爆破落矿才全面取代了该矿沿用半个多纪的浅孔爆破陷落法。

5.1地质条件

木城涧煤矿二层煤为透镜状无烟煤，矿体厚度8～15m，倾角70°～85°。

低瓦斯、无火灾、无水患、无煤尘爆炸危险。

顶底板均为粉砂岩、砂质泥岩、细砂岩,它们受构造影响,岩体裂隙较发育,顶板破碎,稳定性变差。

5.2盘区划分及采场参数

该矿采用平硐暗斜井开拓，中段高度100m。

沿煤层走向400m划分为一个盘区，以石门巷作为分断标志。

每个盘区按走向长100m划分为4个采场，采用楼式中孔爆破陷落法采矿。

楼式层高10m左右。

5.3.采区巷道布置

如下列图，采区巷道由斜坡左右分割成的人行道、矿仓及运料立眼、溜矿立眼、行人立眼及分层斜坡组成。

5.4.采矿工艺

5.4.1采矿工序：

打中孔→装药爆破→出矿

5.4.2中孔钻机、中孔布置及爆破参数与前文XX小异，先按设计掘砌完成分层斜坡，再垂直斜坡掘砌中孔硐室，中孔硐室间隔15m。

5.4.3回采顺序：

走向：

从分层斜坡未端向中间楼式巷道后退回采。

倾向：

自上而下。

分层同步推进时，上分层必须超前下分层15m以上。

5.4.4矿石搬运：

各分层爆落煤采用自溜运输，集中到斜坡矿仓后，自溜装载矿车外运。

5.5.5顶板管理：

自然崩落。

5.6.小结

楼式陷落采矿法具有极其鲜明的优缺点，优点是采区矿石完全自溜运输，本钱十分低廉。

缺点是小孔爆破成塘时，如果无法一次自然陷落，爆破工必须进入采空区二次扩塘，平安隐患巨大。

采用中孔爆破后，无需爆破成塘工序，彻底消除了采矿过程中的顶板事故。

该方法虽然只在低瓦斯煤矿得到推广运用，但理论上在高瓦斯急倾斜煤矿同样适用，因为楼式构造对于抽放瓦斯极为有利。

假设如此，那么该方法在急倾斜煤炭资源极为丰富的云、贵、川具有文泛的运用前景。

总结

中孔爆破作为一种落矿手段，其实与采矿方法没有多大关系。

当地质条件适宜时，中孔爆破即可发挥出巨大优势。

一般下述矿体可以运用中孔爆破落矿方法。

设计必须遵循先探后采，探采结合，边探边采的原那么安排工程，使之具有可靠性和可操作性。

既能保证平安又能节省投资，减少投资的风险性。

斜坡道布置方法

斜坡道一般按坡度i=15‰布置，弯道局部，为了确保平安，一般按水平巷道施工。

一、斜坡道端头连线在铅垂平面内布置

此方法优点是设计、施工管理都比拟简单，缺点是通向矿体的联络道较长，增加了掘砌工程量。

假设矿体产状β∠α，中孔崩落法分层高度h，那么斜坡道方位角为β，斜坡道长度为L=

。

二、斜坡道端头连线平行矿体倾斜面布置

此方法优点是通向矿体的联络道较短，减小了掘砌工程量。

缺点是设计、施工管理都比拟复杂。

假设矿体产状β∠α，中孔崩落法分层高度h，那么斜坡道方位角为β`＝β±arcsin

，斜坡道长度为L=

。

其简易线框图如下

中孔考前须知: