浅谈矿区悬顶成因及防治措施

孙立中

【摘 要】为了防止矿区悬顶而导致安全事故的发生，本文针对承德地区的具体地质条件，分析了该矿区的悬顶成因。并针对不同的悬顶成因，总结了治理不同悬顶的有效措施，保证了矿区的安全生产，提高了经济效益。

【关键词】爆破技术；悬顶；治理措施

1.引言

98%萤石是中国北方萤石的主要生产基地，该矿山于1975年建设，先后经过乡村、集体、劳改等开采，上世纪80年代建成为地方国营矿山，2005年企业改制后为有限公司，2007年产量在12万吨左右，2010年达到15万吨。矿区位于河北省承德市平泉县境内，矿区标高在650米-710米之间。

1.1地质情况

该矿属于中温热液矿床，矿体平均品位为85-98%，平均厚度约2.0米，最大厚度处达到8.0米，最小厚度为1-1.5米，矿体主要以脉状为主，透明、似层状为辅，走向NM-SE，倾角70°左右，主要以普通80%、晶体98%萤石为主，围岩主要以普通石灰岩为主，颜色为灰白色。

1.2采矿方法

根据矿体赋存状态情况和围岩性质特征，普通萤石主体矿体的开采方法为有底柱分段空场法，辅助采矿方法为部分浅孔留矿法。分段空场法采场沿矿体走向布置采场，在运输巷上部8m左右处沿矿体走向布置一条电耙巷道，溜井设置在矿房的一侧，其与运输巷道相贯通，在电耙巷道底板上部6m左右设置拉底平巷，矿房内布置三条凿岩巷，切槽设置在矿房中矿体厚度比较大的矿层中。在阶段矿房内从上向下分段开采，沿矿房走向方向从切槽向两侧开采。使用的中孔凿岩设备是YGZ-90型钻机，配TJ-25型圆盘导轨式钻架，在采场凿岩巷内以垂直扇形向上凿岩，孔径60mm，距离矿房最小抵抗线为1.5m左右，切槽为1.2m；深孔凿岩设备使用K1122型潜孔钻机，孔径80mm，最小抵抗线约为2.4～3.1m。爆破时，首先采取切槽爆破，然后以切槽为自由面再采用矿房爆破。

2.悬顶成因

2.1漏斗悬顶成因

（1）以前由于施工技术的限制，中孔施工孔径较小，但是药卷直径偏大，导致匹配不合理，所以会产生爆破不彻底而产生悬顶现象。有时是由于施工后，没有立即装药爆破，导致钻孔变形严重或者孔内有台阶，阻碍了装药，导致装不进炸药或者炸药没有装进钻孔底部，最终形成悬顶[1]。

（2）爆破技术人员在装药时，主副手协调不好，会经常把炮孔段数搞错，导致钻孔外部先爆破，内部后爆破，导致悬顶现象。

2.2切槽悬顶成因

（1）在采准巷道施工过程中，有些工程会施工不到位，导致巷道断面不标准。例如450采场断面较小，原本2.5m×2.0m的断面，却按2.0m×1.5m的断面施工，而扩井爆破作业规范是按原规格断面设计的，这样爆破后就会导致部分悬顶。

（2）测量放中孔的排位方位时，测量的方位与设计方位误差较大，有时在爆破施工时，钻孔与排面设计方位有较大误差，或者施工时钻孔排面倾角过大，这都会导致钻孔孔底排距增大而导致悬顶。

（3）爆破参数设计不合理。在做钻孔排位设计时，没有严格按照设计参数，或者设计参数没有按照矿岩性质进行确定，导致施工排距和孔底距过大。或者爆破设计参数没有按照不同的矿岩性质来确定合理的孔深、孔距、装药量等参数，导致产生悬顶。

2.3矿房悬顶成因

（1）在采准巷道施工时，有些工程断面施工不合理，例如切槽高度过低，也会引起巷道悬顶。

（2）参数设计不合理。如450-2采场，该采场底部为大理岩，上部为矿石，大理岩比矿石坚硬，那么设计时，孔口充填深度就应该较小。但是原设计中孔口充填深度反而较大，结果导致孔口爆破不充分，形成了通常所说的喇叭口悬顶[2]。

（3）测量放排位点的数据和炮孔施工的数据误差大，导致孔底排距过大，从而导致悬顶。

（4）中孔施工质量不符合要求，造成悬顶现象。例如三中段19线、21线间柱爆破时，很多中孔都按照施工设计的要求施工，导致施工不到位或者钻孔严重变形，致使炸药装不进去，最后导致450水平右翼采场158米水平处出现悬顶。

3.悬顶防治措施

3.1治理漏斗悬顶措施

（1）采用束状大孔处理法。如果漏斗悬顶厚度不大，这时可使用束状大孔处理法。首先在耙道一端垂直于耙道施工大孔硐室，然后再沿耙道方向向悬顶部位施工大孔；如果不具备施工条件，那么就要在耙道里向悬顶部位施工上向束状大孔，紧接着进行爆破作业。这种方法的优点是施工工程量小，缺点是安全性较差，施工时必须要采取防止两侧漏斗矿石滑下的安全措施。

（2）中孔处理法。如果漏斗悬顶厚度很大，就不能采取上述方法，这时可以采取在漏斗内补充中孔的方法，然后进行爆破，处理悬顶。具体步骤如下：先施工4～5个钻孔用来确定实际悬顶高度、大小，继而依次施工其余的中孔，最后采用非电微差爆破技术。该方法的有点是施工简单，省时，耗费小，缺点是有一定的危险性。

3.2治理切槽悬顶措施

（1）采用多排同段爆破处理法。当切槽悬顶厚度不大于3m时，在紧邻切槽位置施工3～5排钻孔，然后采用排间微差起爆方式对切槽进行微差爆破，依靠这种多排爆破的叠加爆炸应力来将悬顶矿石冲击破碎。这种方法尤其适合于处理3m以下的切槽悬顶，该种方法的优点是施工简便、安全性高、效果好。

（2）束状大孔处理法。如果切槽悬顶位置较高并且悬顶厚度也比较大，或者即使悬顶位置较低但是采空区内有顶板大面积垮落的危险，这时就需要采用束状大孔处理法，在悬顶采场的上中段运输巷或穿脉巷内施工大孔硐室（ 3m×3m×3m） ，然后使用K1122型浅孔钻机向悬顶部位施工下向的束状深孔，排距为3m，孔底距一般为2.0～3m。钻孔的排数及孔数要根据现场情况来确定。一般情况是先施工2～3个深孔，用来确定采空区的位置，然后再确定出孔深、倾角和方位角。当施工完毕全部钻孔后进行同段起爆。

3.3治理矿房悬顶措施

（1）束状大孔处理法。当矿房悬顶位置较高并且悬顶厚度特别大时，或者即使悬顶位置较低但是采空区内有顶板大面积垮落的危险，一般采用此方法来处理。具体步骤与束状大孔处理切槽悬顶的步骤基本相同。

（2）中孔处理法。当矿房悬顶厚度较大，但距离底板不超过5m时，可以采用此方法。具体操作步骤与中深孔处理切槽悬顶的操作步骤基本相同。

（3）浅孔处理法。该方法一般适合于矿房悬顶厚度不大，而且位置较高，矿房宽度不大，现场不具备使用深孔或者中深孔施工的条件，这时可以采用浅孔处理法，具体施工步骤与浅孔处理切槽悬顶基本相同。 [科]

【参考文献】

[1]陶颂霖.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1979.

[2]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1992.