香炉山钨矿矿柱安全回采工艺研究与应用

李小钻，程 超，曾广辉

(江西省修水香炉山钨业有限责任公司， 江西 九江市 332400)

0 引 言

香炉山钨矿为缓倾斜厚大矿床，矿岩主要由角岩类及角岩夹花岗岩类组成，顶板以寒武系中统杨柳岩组硅质角岩夹不纯灰岩为主，底板主要是燕山晚期细粒黑云母花岗岩[1-2]。以16号勘探线为界划分为东部和西部两个采区。西部采区沿矿体走向划分盘区，共分为4个盘区，盘区宽为100 m，盘区间柱宽为15 m，分二步骤回采：一步骤采用浅孔留矿嗣后充填采矿法进行回采，二步骤采用浅孔房柱法进行回采。回采二步骤采场时，需要在采场内预留规则点柱支撑顶板，采场内留设的点柱矿量较大，为提高资源回采率可考虑对点柱进行部分回采。二步骤采场矿体赋存条件复杂[3]，按照传统的浅孔落矿工艺回采点柱存在一定安全隐患，因此，有必要对二步骤采场内点柱回采工艺展开研究。

1 矿体开采技术条件

选取Ⅱ盘区W11采场作为试验采场，对点柱回采工艺进行研究和应用试验。

采场现状：W11采场为二步骤采场，一侧W12采场已经充填完毕，另一侧为 18线运输巷保安矿柱。现场查看 W12采场内充填体接顶良好，W11采场顶板完成锚网支护，具备点柱回采条件，采空区长×宽=27.2 m×12 m，平均高度11.5 m。采场靠近W12一侧留设矿柱长度约9 m，宽度约3.6 m，面积约25 m2，高度11.5 m，采场现状见图1。

二步骤采场点柱预留在采场两侧，通过留设点柱减小采场顶板跨度，同时减小两侧一步骤充填体的暴露面积，防止充填体垮塌冒落。点柱一侧为充填体，另外三面暴露在采场空区内。

图1 W11采场现状图和待采点柱

2 回采方案

设计采用一次凿岩一次微差爆破整个矿柱方案。在上采过程中提前在矿柱上施工好炮孔，或者采场回采完毕。通过施工脚手架凿岩平台，再施工整个矿柱炮孔。炮孔施工完毕，以空区为自由面和补偿空间，分段微差爆破整个矿柱[4]，矿柱爆破完毕，采用遥控铲运机出矿，人员不进入空区内作业。

2.1 回采工艺

（1）凿岩。采用YT-27或YT-28型凿岩机，钻凿水平炮孔，炮孔直径为42 mm，孔深2～3 m。搭建脚手架框架结构施工平台，凿岩人员站在平台上凿岩，由上往下逐排施工炮孔（见图2）。

图2 炮孔布置

设计孔网参数为1 m×1 m，水平方向上设计13排炮孔，竖直方向上设计7列炮孔，为了控制顶、底板的平整度，顶底部炮孔采用控制爆破，在正常炮孔参数的基础上炮孔间施工一个加密孔，炮孔间距为0.5 m，设计炮孔总数103个。

炮孔长度根据矿柱厚度的差别而异，为1.6～3.1 m不等，炮孔长度合计为255.3 m。

炮孔施工过程中，要求严格控制孔深，布置探孔，测准矿柱的厚度，确保施工炮孔孔底距充填体的距离为 0.5 m；探孔布置在装药的位置，确保每列均有探孔，探孔可直接作为后续爆破的装药孔，通过堵塞孔底（堵塞后孔底距充填体长度为0.5 m），确保爆破时不破坏充填体。

（2）装药爆破。采用 2#岩石乳化炸药，导爆管雷管分段起爆，一次起爆爆破整个矿柱。起爆药包放入孔底，孔口采用炮泥堵塞，堵塞长度不小于0.5 m。矿柱靠近顶、底板处采用光面爆破，间隔装药，炮孔中间采用0.5 m的竹竿间隔，竹竿两端装药，分别采用导爆管雷管引爆（见图3）。超深孔要求进行孔底堵塞，堵塞完毕再装药，确保炸药与充填体的距离不小于0.5 m。本次爆破装药总量为203 kg，崩矿量为9000 t，炸药单耗为0.23 kg/t。

爆破网络采用导爆管雷管并联网络，其中长延期引爆雷管2发（延期时间＞6 min），分组起爆雷管8发（分4组，每组2发，脚线长为50 m），孔内单发起爆雷管105发，孔内雷管脚线长度为15 m。激发器激发长延期导爆管雷管，引爆连接的分组雷管，分组雷管引爆孔内雷管，孔内雷管引爆炸药（见图 4）。

图3 装药结构

图4 起爆网络

（3）采场通风。新鲜风流由20线盘区运输巷经W10采场拉底巷进入W11采场，清洗工作面后，污风由回风巷，经人行井至 18线回风巷，最后排出地表。为了改善通风效果，建议在采场入口增设局扇，加强通风，并确保风源合格。

（4）出矿运输。采用遥控铲运机搬运矿石，装入运矿汽车，然后运至矿石主溜井。为了保证出矿人员作业安全，人员不进入空场内出矿作业。为了减少充填体混入，出矿后期如果充填体混入较多，停止出矿。

（5）侧帮管理。采场每次爆破经充分通风后，作业人员都要及时进入采场清理顶板及两帮松石。在回采靠近采场两侧充填体附近的矿体时，为减少爆破对充填体的直接破坏，炮孔孔底距充填体至少保证0.5 m的距离（确保炮孔不要直接打入充填体内，如有炮孔已打入充填体内时，要对炮孔进行堵塞，保证爆破时药卷距充填体0.5 m）。

（6）安全措施。在18线运输巷保安矿柱内添加微震监测点，根据微震数据，提前进行作业安排，超预警值时停止施工；运用撬毛台车对顶板及侧帮进行排险；运用遥控铲运机出矿，杜绝了作业人员进入采空区。

2.2 方案技术经济指标

（1）可采矿量。矿柱可采矿量为0.9万t，钨平均品位为0.62%，钨金属量为55.8 t。

（2）采矿主要指标。工作面工人工效为 40～50 t/台班；损失率为10%；贫化率为8%。

（3）主要材料消耗。总药量为 203 kg；炸药单耗为0.23 kg/t；雷管单耗为0.5发/t。

W11采场内预留的点柱采用一次凿岩一次微差爆破整个矿柱的回采方案，通过构建脚手架施工平台实施炮孔施工和装药爆破，爆破完毕采用遥控铲运机出矿，一共崩落矿石8690 t，矿柱顶部和底部形成了平整的切面，矿柱回采完毕，现已对采空区进行了胶结充填。

3 结 论

（1）针对矿柱回采展开试验性研究，研究采用一次凿岩一次微差爆破整个矿柱。

（2）回采过程中采用微差爆破，降低了爆破震动；炮孔深度进行控制，减少了充填体混入，取得了良好试验效果。

（3）回采过程中，通过增设微震监测点，加强对采场监控，并利用遥控铲运机出矿，避免人员进入空区

（4）该试验方案适用于空区暴露面积不大、高度不高的采场，对于高大采空区下矿柱回采工艺仍需展开研究。