基于分段崩落法采矿问题的处理和分析

张靖宇

大明矿业集团股份有限责任公司 新疆哈密 839000

1 研究的目的和意义

根据无底柱分段崩落采矿法在实际的开采应用过程中，对采矿过程中出现的事故进行分析，利用应力集中处理采矿出现的悬顶、推墙事故。因地制宜改善工艺，提高生产效率，降低原材料消耗，增加安全可靠性，实现矿山高产、高效，提高矿山科学安全生产的性质[1]。

2 采矿工艺特点及行业发展情况

2.1 特点

无底柱分段崩落法首先是取消了采场中回采进路上部分段的临时性底柱，其中凿岩、爆破、出矿、出渣均在回采分段中进行。这种采矿方法的采准工程实施及回采工作都很简单，方便使用大型无轨设备，机械化作业程度高。此方法的各回采步骤几乎可以标准化重复进行，有利于提高机械化程度，其主要特点为机械化程度高、开采强度大、作业效率高、采矿成本相对较低、生产安全等优点、采准和回采工艺简便。

2.2 行业发展趋势

从60年代开始，我们国家从瑞典引入该采矿方法，由于采矿工艺个方面的优点，在各金属矿山得到了广泛的运用，现在我国许多金属矿山将转入地下深部开采，而该采矿工艺进行也成为了首选技术。

3 某铁矿地质概况

该铁矿区位于新疆维吾尔自治区星星峡境内，区的面积为55平方公里。矿体开采区为1号矿体1120-1060水平，西起38线，东至62线，矿体呈东西走向，分为上、中、下三层，中部较厚，东西两端矿体较薄，中部矿体倾角约（70°-80°），矿石类别属于磁铁矿。其中矿体围岩主要为白云石大理岩、黑云母斜长片岩、部分受蛇纹石化及绿泥石化较强。

矿层呈似层状和大透镜体状赋存于白云石大理岩层位中，中矿层与上矿层之间，有一薄层暗绿色黑云（绿泥）片岩，其上、下围岩多为白云石大理岩，岩层厚度为0.2-0.8cm，受后期构造变动和热液蚀变作用，常呈小透镜状和碎片状，局部可蚀变为蛇纹石绿泥石片岩，普氏系数f=8-12。

4 推墙、悬顶的研究和分析

当前矿区采用竖井、平巷及斜坡道联合开拓方式，斜坡道联络各个分层进行设备、人员行走和通风，对每个分层施工回采巷道，回采巷道垂直于矿体走向，同时对回采巷道钻凿垂直矿体的扇形中深孔，再利用中深孔装药爆破回采矿石。

目前在回采进路的掌子面对切割平巷的掘进、切割天井及后期施工无切割天井楔形掏槽一次爆破拉槽，作为最初回采崩矿的自由面，上层矿端部、中上层矿之间及后退式开采过程中东西部回采场所出现片帮、冒顶、塌陷，造成无法开掘切割立槽的自由面，这些成为了采矿过程中的难点跟处理的对象。

（1）该铁矿上中层矿结构复杂、断层及片理发育，爆破过程中跟据能量原理会沿着排面最小耗能方向击穿相邻炮孔，易造成悬顶、推墙[2]。

（2）推墙、悬顶等有害事故的主要产生原因是创建的补偿空间不够或者爆破装药不规范、爆破器材不合格产生得拒爆等。

（3）炮孔密集，炸药的冲击波大于岩石所处的稳定性，易造成在爆破过程中炸药冲击力在岩体中间沿着岩石软弱层部位击穿，形成悬顶；

（4）爆破作业中，原有的地质应力遭到破坏，地压重新排列分布，造成周边地质构造发生变化，造成悬顶、推墙的事故；

5 预防处理悬顶、推墙措施的主要方法

（1）改变设计方案，优化设计参数，对特殊地带炮孔布置进行分次爆破，开掘补偿空间，为后续爆破提供自由面。切割巷冒顶或塌落地区拉槽处理法

（2）控制最小角度的崩落抵抗线范围，增大补偿空间，为分次爆破提供良好的空间自由面。

（2）由于地质结构不稳定，在设计过程中优化技术参数，增大孔底距、最小抵抗线。

（3）根据实际情况重新设计爆破参数，在中深孔孔与孔或排与排之间采用毫秒微差爆破，需要对炮孔验收、修补孔、堵塞长度和装药密度的管理制度严格执行；

（4）炮孔容易发生变形的地段，可采用预先装药的方法，提高凿岩和装药质量，预防眉线破坏后，影响装药质量，造成推墙、悬顶事故发生。

（5）对边孔角度的选择考虑实际现场情况进行调整，不能太大也不能太小，不然会导致放矿口太宽落矿困难，角度抬高增加爆破夹制力，造成下分段采矿施工凿岩深度不够，产生悬顶、推墙事故。

（6）悬顶、推墙的处理成效。根据中深孔爆破区域实际的现场的地质构造，必须对采场生产要求的爆破效果给予满足，炮孔布置利用自由面附近应力波集中发生反射，形成拉伸波，而在炮孔附近的区域由于冲击波压应力大于岩石抗拉强度。炮孔连线中心附近压应力波己衰减至较小，只有少量单元的应力值仍大于抗压强度，大部分单元是由于环向拉应力使岩石产生破裂与自由面上裂隙贯通，再由爆生气体的气楔作用而剥离岩石，预防悬顶、推墙事故发生，提高爆破效果[3]。

利用应力集中性质对切割巷设计参数的进行技术优化，孔底距从原来1.6-1.8m增大到2.2-2.5m，排间距增大到1.2-1.4m、减少孔数，在爆破试验过程中大块降低，炸药单耗降低为原来的一半，不易造成推墙、悬顶、隔墙，提高了企业经济效益。

6 结语

通过对无底柱分段崩落采矿法在矿山的应用，在实践中不断革新，根据不同地质构造产生的问题进行研究和分析，使该采矿方法在不同的区域得到更好的发挥。合理有效利用采场破碎带应力集中在爆破过程让能量释放、避免悬顶、推墙事故发生，减少废石的提前混入，解决了矿山安全生产的危险问题，提升回采率，实现采矿成本最低化，效益最大化，安全持续化的目标[4]。