获各琦铜矿崩落法顶柱回收方案及优化

郝 顺 綦晓磊 崔新玉 李玉业

(西部铜业有限公司)

获各琦铜矿崩落法顶柱回收方案及优化

郝 顺 綦晓磊 崔新玉 李玉业

(西部铜业有限公司)

获各琦铜矿为经济合理回收1 630 m中段顶柱，对该中段041、051采场顶柱进行回收试验。结果表明，无底柱分段崩落法可经济安全高效的完成顶柱回收，但采用空场嗣后充填法配合沿走向布置的崩落法，比单一垂直走向布置的崩落法在中厚矿体的回收中更为合理。

顶柱回收 无底柱分段崩落法 技术经济指标比较

获各琦铜矿井下中段高度60 m，1 690 m以上中段采用浅孔留矿法回采，后经采矿方案优化，1 690 m 以下中段采用上向水平分层胶结充填采矿法回采。经过多年生产，现1 690 m中段采场都已回采结束，顶柱、间柱回收也接近尾声，1 630 m中段大部分采场回采已结束，将陆续进入顶柱回收阶段。为了回收1 630 m 中段顶柱矿体，根据矿体产状和现场情况，对具备回收条件的051、041采场顶柱先后进行了崩落法回收顶柱试验，为1 630 m中段其他采场顶柱的回收提供了有益借鉴。

1 地质概况及开采技术条件

1.1 地质概况

Cu1矿体位于条带状含炭石英岩中，上盘围岩为二云母石英片岩，极不稳固，下盘围岩为透辉透闪石化石英岩，中等稳固[1]。矿体连续性较好，呈似层状产出，形态比较简单，厚度变化12～20 m,平均18 m，局部有分支复合现象，厚度在走向和倾向上变化均匀稳定。矿体品位变化不均匀，平均1.76%。矿石密度为3.00 t/m3，f=10～15，岩石密度2.60 t/m3，f=6～10；松散系数矿石1.54，岩石1.50；矿体产状在4～5线较缓，倾角66°～75°，5-1～6线产状相对较陡，倾角75°～86°。水文地质条件简单，主要为构造裂隙水，仅在构造带上有滴水现象。

1.2 开采技术条件

回采范围为1 630 m中段采场顶柱及1 690 m中段对应采场的底柱。1 630 m中段041采场、051采场采完后充填接顶，充填灰砂比1∶4，其中051采场充填标高平均为1 684.49 m，041采场充填标高平均为1 682.65 m；1 690 m中段对应采场顶柱、间柱回收已完成，采场内存隆有部分未出尽矿石和大量上盘垮塌废石。

2 顶柱回收方案及其优化

2.1 首采方案

首先进行051采场顶柱回收，根据矿体产状和现场条件，选用无底柱分段崩落法回收。回采用中深孔后退式崩矿，把1 630 m中段051采场顶柱和1 690 m 中段051采场电耙道底部结构一起崩下。上部采场内未出尽矿石和存隆废石随下部出矿下移，矿石从下部出掉，废石留作崩落法的覆盖层。

2.1.1 矿房参数和采切工程布置

矿房垂直矿体走向布置[2]，宽度10 m，长度为矿体宽度。先掘进采场联巷到各矿房，之后依次掘进凿岩巷、切割巷和切割井。凿岩巷布置在矿房中间，为减少矿房间脊部矿体损失，凿岩巷在充填面以下1.5～2 m处掘进。切割巷在矿体上盘沿走向布置，为充分形成自由面，在切割巷两端和中间各布置一条切割井。见图1。

图1 051采场顶柱回收方案采切工程布置

2.1.2 炮孔设计

用YGZ-90钻机凿岩，孔径60 mm，机芯高1.2 m，俯仰角90°。拉槽排为上向平行孔，排距1 m，孔底距0.6 m。正常排为扇形中深孔，排距1.4 m，孔底距1.8～2 m，边孔角30°，孔口1～2 m不装药，炮孔最深18.3 m。

2.1.3 回 采

拉槽排以切割井为自由面后退式崩落[3]，每次爆破1～2排，正常排以切割槽为自由面后退式回采，每次爆破2～3排，排间采用毫秒电雷管微差起爆。崩落矿石由2 m3铲运机运至051采场脉内溜井出矿，出矿过程中地质人员及时跟进，至截止品位后停止出矿，并准备崩落下一排。

2.2 回收效果及存在问题

该方案顺利回收了051采场顶柱，生产效率高，安全性好，各项指标均达到了设计要求。但暴露出以下问题:①采切工程量大，切割巷沿矿体走向布置，切割巷较长；②为满足拉槽需要布置了3条切割井，但两边的切割井利用率低，每个采场需单独布置采场联巷，采场联巷工程量大；③贫化率、损失率略大，由于矿体倾斜，拉槽时会导致一部分上盘废石混入，同时损失部分边角矿体；④脉内溜井在中间巷道，为方便出矿，中间凿岩巷滞后回采，矿房间无法做到均衡出矿；⑤部分参数设置不合理，装药量过多，排距略小，导致粉矿较多。

2.3 回收方案优化

041采场联巷东边顶柱回收条件与051采场顶柱相似，仍沿用无底柱分段崩落法回收,但进行了以下优化：①矿体平均厚度15 m，选用凿岩巷沿走向布置的方案回收；②顶柱靠上盘位置矿体用空场嗣后充填法先行回收。

2.3.1 采切优化

在矿体靠上盘位置沿走向布置一条拉底巷，靠下盘位置沿走向布置一条凿岩巷，崩矿以051顶柱空区为自由面，不另行拉槽。见图2。

图2 041采场顶柱回收方案

2.3.2 回采顺序

分两步骤回采，先用浅采嗣后充填法回采上盘边角矿体，确保上盘矿体采尽后，用1∶4充填体充填空区。充填后1～2周，可掘进下盘凿岩巷，用中深孔后退式回收顶柱。

2.3.3 实施要点

由于上盘围岩稳固性较差，为防止在回采过程中上盘围岩垮塌，用5.5 m长锚索支护，支护规格1.5 m×1.5 m，特殊情况下可适当加密。选用合理的中深孔爆破参数，排距1.6 m，孔底距1.7～2 m，边孔孔口留1 m不装药，其余孔口不装药长度为 2 m 和4 m，交错布置。崩落法首采用加强排爆破，以形成较稳定的自由面，防止悬顶[4]。出矿铲运机采用1、2、1的出矿方式，即在回采进路内中间出两斗，左右两边各出一斗，以防止覆盖层废石提前混入。

3 技术经济比较

051顶柱回收结束后共出矿35 565 t，平均品位1.22%；041顶柱回收工作一步骤已结束，二步骤现完成1/3，根据当前生产情况，预计回收结束可出矿33 002.4 t，品位1.25%。除去一同回收的上部浅采采场内滞留矿石后，对两种方案进行技术经济指标比较，结果见表1。

表1 主要技术经济指标比较

由表1可知，两种方案都实现了顶柱的合理回收，但041顶柱回收方案在回收率和综合生产成本方面明显优于051方案。主要原因为：①沿走向布置的崩落法方案可以节省采场联巷和切割井工程量，降低采切比[5]，即使在需要拉槽的情况下，该方案依然有此优势；②优先用充填法回采靠上盘边角矿体，可以避免该部分矿体损失，提高回收率，对高品位铜矿，在经济效益方面是合理的。

4 结 语

崩落法在该中段顶柱回收方面具有比较优势：①安全性好，采出循环快，能顺利实现顶柱回收；②能回收上中段采场滞留矿石，经济效益显著。

对厚-中厚矿体，空场嗣后充填法配合沿矿体走向布置的崩落法回收顶柱，比垂直矿体走向布置的崩落法方案在经济技术上更为合理,在相同采矿条件下具有推广应用的价值。

[1] 周罗中，张永林，鲁洪军，等.中等稳固低品位厚大矿体采矿方法的优选[J].采矿技术，2009(5):1-3.

[2] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1986.

[3] 于润沧.采矿工程师手册[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[4] 朱殿柱.无底柱分段崩落法采矿爆破悬顶问题的探讨[J].金属矿山，1993(4):27-33.

[5] 任瑶前.浅析无底柱分段崩落法采准设计[J].矿山工程，2009,7(5):21-23.

2014-09-24)

郝 顺(1987—)，男，助理工程师，015000 内蒙古巴彦淖尔市临河区解放街2号。