无底柱分段崩落法中首分层中深孔设计优化

韩鹏举，蒋睿卿

（富蕴蒙库铁矿有限责任公司）

根据蒙库铁矿矿体赋存条件及产状特点，设计的地下开采方法主要采用大间距和高分段的无底柱分段崩落法。初期地下开采的是采场东部挂帮靠帮矿体，矿体沿走向及倾向有膨大收缩、分枝复合、分枝尖灭、尖灭再现等变化特征。938m标高以上挂帮矿体开采，分层多而分层矿量少，回采高度大，可布置的矿块数少，规模不能大而回采时间长，采准工程量大而可采矿量少，回采有难度。矿体比较零乱，矿体条数较多，厚度相对不大，因此沿矿体走向布置回采进路，回采落矿是在采准巷道内向上施工扇形中深孔，向上中孔装药，爆落的矿石由铲运机铲运至附近的溜井。地下采矿中深孔是回采爆破装药炮孔，如果设计不合理会给生产带来很大的影响。

1 首分层中深孔设计及问题分析

蒙库铁矿地下矿西部挂帮矿体呈条带状、厚度不大，矿体比较零乱，因此采准巷道布置按照延矿体走向布置。中深孔设计时，将炮孔延伸至上水平底板标高，并且炮孔控制在矿体界线内，以崩落此阶段之间的矿岩量，边回采边放顶形成覆盖层[2]。在出矿过程中，由于是首分层，因此需考虑为下分层水平留覆盖层，所以出矿量为崩落矿量的30%。1054m的541、542沿脉首分层中深孔设计见图1。

图1 1054m的541、542沿脉首分层中深孔设计示意图

在1054m的541沿脉回采出矿过程中，矿体较为厚大区段，出矿量达到崩落矿量的30%，但是在矿体厚度变小后，出矿量仅为3.7%，甚至爆破无法出矿，出现了无矿可出的局面，对生产组织带来较大的影响。为解决此问题，现场测量发现，崩落高度局部未达到设计高度，仅为设计高度的1/2，542沿脉崩落高度为设计高度的2/3，均未达到理想的爆破效果。造成爆破后，出矿量达不到设计量，覆盖层厚度达不到预留厚度等问题。崩落高度对比见图2。

图2 崩落高度对比

541沿脉中深孔设计高度10.8m，实际崩落高度4.54m；542沿脉孔设计高度12.52m，实际崩落高度8.3m；部分矿石未崩落，未达到预期效果。

从出矿率看，541、542沿脉为首分层回采区，均未达到30%的出矿要求。分析认为主要是中深孔设计不合理，爆破崩落后，实际崩落矿量与设计矿量误差较大。计划出矿与实际出矿数据对比（见表1）。

表1 计划出矿与实际出矿数据

2 首分层设计优化及应用

针对1054m水平开采过程中首分层崩落高度不够、出矿率不足、覆盖层留取厚度不够等问题，在1022m水平中深孔设计时进行了优化。1022m水平中深孔在原设计的基础上延长5～7m，其它参数不改变，通过增加崩落矿量和覆盖层的厚度，解决崩落高度、达到增加出矿率的目的。

设计炮孔延伸时，不受矿岩界线的限制。炮孔设计穿过矿体，延伸至围岩中，将矿体边界区5～7m范围内的岩石，强制放顶。同时为快速形成符合厚度的覆盖层和保证下分层的出矿量打下良好的基础。中深孔设计优化，见图3。

中深孔设计优化后，以1022m2#进路为例进行对比分析，单排崩落矿岩量增加48.9%-51.32%，覆盖层厚度增加约5m，下分层出矿率由设计的60%提高至73%。优化前后数据对比，见表2。

图3 首分层中深孔设计优化

表2 1022m2#进路优化前后数据对比

3 结束语

无底柱分段崩落采矿法中的覆盖层，不但起着缓冲围岩冒落时冲击气浪的危害作用，而且提供挤压爆破条件防止矿石抛散采空区，保证正常出矿[1]。以块矿作为崩落放顶单元，边回采边崩落放顶，逐步形成覆盖层。在正常生产阶段，由于矿体变化，会出现首分层，而且矿体下部逐渐变大，为保证矿石回采工作安全可靠，必须进行覆盖层的形成。改变传统中深孔设计不穿过矿体的做法，将中深孔超出矿体边界延伸至围岩，在回采时，对围岩进行崩落，进行补充放顶，为稳定生产提供了保障。