大采高无分段组合凿爆高效采矿法在某地下铁矿的应用

张中雷 周 涌 李厚龙

(1.大昌建设集团有限公司；2.山东能源临矿集团会宝岭铁矿)

大采高无分段组合凿爆高效采矿法在某地下铁矿的应用

张中雷1周 涌2李厚龙1

(1.大昌建设集团有限公司；2.山东能源临矿集团会宝岭铁矿)

概述了某地下铁矿中深孔和深孔联合回采工艺，与采用单一上向扇形中深孔分段空场法相比，对较厚矿体采用大采高无分段组合凿爆高效采矿技术，能够实现安全、高效开采，提高资源回收率，成效显著。

大采高无分段组合凿爆 凿岩硐室 全尾砂非胶结充填

某地下铁矿山采用主副井和辅助斜坡道开拓方案，设计中段高度为70 m，初期采用分段空场采矿法进行回采。该方法存在回采率低、千吨采切比高、炸药单耗高、易产生大块等缺点。为了提高回采率，降低采切费用，采用大采高无分段组合凿爆高效采矿技术，取得了较好的经济效益。

1 矿区开采技术条件

该地下铁矿床为隐伏矿床，由2条主矿带组成，走向为280°～290°，矿带顶底板围岩均为黑云角闪片岩。矿体呈似层状， 赋存标高为+65～-220 m，顶部矿体埋深34.85～293.37 m。矿床主矿带为北翼矿带，包括2个矿体，走向为280°～290°，倾向S，倾角为78°～89°，沿走向长约2 200 m，平均厚24.3 m，平均品位TFe 41.48%，MFe 18.77%。矿体顶底板岩体整体性好，稳定性较好，岩石力学强度高，为坚硬岩类。矿区位于平原地区，附近有村庄，周围有耕地，不允许塌陷。

2 采矿方法

2条主矿带宽度具有互补性，北翼矿带沿走向自西向东呈变窄的趋势，南翼矿带自西向东呈增宽的趋势，根据矿体倾角陡，矿体厚度从薄到中等，矿岩稳固性好和矿石品位较低的特点，为了降低采切比，厚度小于15 m的矿体采用分段空场采矿法，厚度大于15 m的矿体采用大采高无分段高效采矿法。

3 应用实例

利用阶段下部的堑沟拉底巷道钻凿上向扇形中深孔，形成V型集矿堑沟，利用阶段顶部的梳形凿岩硐室钻凿下向倾斜或垂直深孔，以布置于矿房中央或端部的切割槽为自由面逐排或多排侧向崩矿，中深孔和深孔同次或分次装药爆破，形成省略分段采切工程的上向中深孔与下向深孔组合凿岩、中深孔与深孔组合爆破的开采技术。以41406S1矿房为例进行说明，采矿方法原理见图1。

图1 采矿方法原理(单位：m)

3.1 矿块布置

矿块沿矿体走向划分，60 m一个矿块，高70 m。每个矿块内布置一个矿房一个矿柱，矿房长54 m，高70 m，矿房宽度为矿体厚度，矿柱布置于相邻2个矿房中间，矿柱宽6 m，高70 m。

3.2 采切工程布置

采准工程包括沿脉巷道、穿脉巷道、出矿巷道、出矿进路、凿岩巷道；切割工程包括凿岩硐室、切割横巷、切割井。各中段在每个中段矿体下盘脉外布置1条脉外出矿巷道，在采场出矿水平2条穿脉之间布置出矿进路联通脉外运输巷与采场凿岩巷，出矿进路之间间隔12 m沿脉外运输巷垂直于矿体走向布置。在-340 m水平布置凿岩硐室，凿岩硐室宽度为矿体宽度，长56 m，为了防止硐室顶板垮落，硐室内均匀布置10个的梳型矿柱，长2～3 m，宽2 m。采用全深一次钻孔、分次(段)爆破的一次成井技术掘进切割天井。

3.3 中深孔拉底爆破工艺

(1)切割拉槽爆破。凿岩巷与切割横巷施工完成后，在切割横巷内利用吊罐法施工切割天井。与此同时，在凿岩横巷内施工切割槽中深孔。切割槽中深孔采用凿岩台车施工，排距为1.3 m，孔距为1.5 m，布置平行排孔，孔径为76 mm，孔深23 m。切割天井完成后，切割槽中深孔装药爆破，拉开切割槽。拉槽爆破分3～4次进行，直至切割槽贯穿矿房宽度为止。

(2)中深孔拉底爆破。采用中深孔凿岩台车在分段凿岩巷道内凿上向扇形炮孔，排距为1.5～2 m，孔底距为2 m，钻孔直径φ76 mm。采用人工装药器装药，炸药为粒状铵油炸药，非电导爆系统起爆，每次爆破2～3排孔，爆破后形成梯段工作面，爆破落矿采用4 m3ST-1030柴油铲运机出矿。

3.4 大直径深孔侧向崩矿技术

3.4.1 切割槽拉槽爆破

采用“VCR”法掏槽-倒梯段分段侧向崩矿回采工艺[1]，可有效控制爆破规模、减小爆破震动对相邻区域的影响，并为采场边排孔实施控制爆破创造条件。炮孔直径φ165 mm，选用低密度乳化炸药，炸药为柱状包装，每卷炸药重6 kg，药卷直径φ130 mm。首先进行槽区掏槽爆破[2]，掏槽高度为2.5 m，每孔装药量为30 kg。槽区爆破高度为8 ～12 m 时，即可进行槽区上下盘相邻两侧矿岩侧向爆破。

3.4.2 深孔正排侧向崩矿

侧向崩矿时，炮孔采用不耦合装药，空气间隔结构，中间孔先行起爆，边排孔滞后起爆[3]。检查孔是通孔还是盲孔，如果是通孔，孔底需要堵塞，将水泥堵塞块用铁丝下放至孔底，孔口将铁丝绑扎在长度大于500 mm，直径大于20 mm竹筒上横向置于孔口，确保水泥块不掉落于孔外；按设计要求进行孔底干沙充填，充填完毕后测量孔深，符合要求后开始装药。将导爆索牢固缠绕药包二道后缓慢下放至孔内，按设计将长度为1.5 m毛竹下放至孔内，逐层按设计要求下放，装药后应测量装药高度是否复合设计要求，装药完毕后采用砂子或岩屑堵塞药面，每次堵塞长度为1.2～1.5 m。采用“V”型斜线起爆顺序，以减少中间孔的动态抵抗线[4]。根据地压监测以及岩体力学数值分析结果，爆破顶层安全厚度取6～8 m。为了保证安全，合理调整倒台阶爆破顺序，保证破顶高度达到安全要求，由于破顶层矿量较多，尽可能增加雷管段数，减少最大单响药量，降低爆破震动对周围区域的影响。

3.4.3 边排孔控制爆破

边排孔采用控制爆破技术落矿，进行光面爆破以确保采场边界规整。边孔要求采用“一”字型起爆，同段孔数应保持在3个或3个以上。边孔每层装药量为10 kg， 采用不耦合装药，空气间隔结构，空气间隔长1.2 m，每次爆破的堵塞长1.2 m，径向不耦合系数为1.1，中间孔超前爆破，使边排孔里的每层药包均有临空面，在此基础上采用毫秒微差爆破技术爆破边排孔。

3.5 采场出矿及充填

采场出矿采用ST-1030型铲运机在-410 m水平装矿进路中装矿，经穿脉巷道运至脉外溜矿井。采场爆破期间，崩落矿石尽量留在采场内，对两侧矿岩起临时支撑作用，总体爆破完毕后，再进行大量出矿。大块矿石统一运至附近装矿进路中打浅眼装药进行二次破碎。采用全尾砂非胶结充填方案，主要充填材料为选矿厂全尾砂。对采场顶部厚约 0.6 m 的采用胶结充填胶面，胶面充填胶结充填料浆的配比为水泥∶尾砂=1∶6，浓度为75%。分层充填高度为6 m，待充填体内水滤干后再充填6 m，如此反复，直至将采空区充满。按需要设置一定数量的滤水管，滤水管下部开口处于-410 m水平，尾砂内水经滤水管渗流至采场下部，自流至-410 m水平泄水井，流至-430 m水平水仓，经泵房排至地面。

3.6 技术经济指标

相对于中深孔分段空场采矿法，大采高无分段组合凿爆高效采矿法节省中间2个分段的采切工程量，每个矿房减少巷道掘进405m，采切工程量为5620m3，节省投资231.4万元，主要技术经济指标见表1。

表1 主要技术经济指标

4 结 语

以某地下铁矿为例，介绍了大采高无分段组合凿爆高效采矿技术的应用成果。结果表明，该采矿方法具有技术先进可靠、生产管理简单、技术难度小、安全性高，经济效益好等优点，实现了集中高效采矿作业，取得了较好的技术经济指标，具有推广价值。

[1] 邹贤季.大直径深孔采矿法的崩矿方式研究 [J]. 有色金属：矿山部分，2005，57(4)：10-11.

[2] 杨晓雷, 刘 让.一种大直径深孔侧向崩矿新技术[J].金属矿山，2009(7)：36-38.

[3] 卫 明.安庆铜矿深部矿体大直径深孔采矿法回采实践[J].采矿技术，2011，11(3)：31-33．

[4] 刘颖歆.空气间隔装药在铜绿山矿深孔爆破中的应用[J]. 爆破，1998，15(2)：55-58 .

2015-01-17)

张中雷(1962—)，男，高级工程师，316000 浙江省舟山市定海区放生池路2号。