浅谈无底柱分段崩落法在矿柱回收中的应用

李文斌

（朝阳市北票市保国老镇保国铁矿华冶公司，辽宁 朝阳 122100）

保国铁矿铁蛋山矿区-115m中段深部延伸开拓工程，位于辽宁省西北部，朝阳地区北票市境内，行政隶属于北票市宝国老镇。从当前铁蛋山矿区生产情况来看，其相关的开采设施较为齐备，外部水、电、气等资源供应充足，交通线路也较为完备，矿区发展良好，采用无底柱分段崩落法进行矿山开采具有很强的优势性[1]。

1 矿区概况介绍

1.1 矿山地质概况介绍

铁蛋山矿区属于丘陵地形，地势较为平缓，山形低矮，总体地势北高南低。矿区东西两侧均有40m～60m宽的季节性河谷，矿区附近的河流为保国老河，保国老河发源于北票市古营子，全长40km，该河流常年流水。矿区海拔高度为336m，目前最低标高为235m，因为矿区岩性不同，整体的地貌呈现中间低、周围较高的特点。另外，矿区属于北温带季风气候区，年降雨量大致为494mm，且雨量多集中于6月～9月，年均蒸发量为2430mm，全年平均气温为8℃～10℃，最高气温与最低气温分别为40℃、-28℃，每年的降雪期为11月份至次年4月份。随着矿区地下开采的进行，矿区上部露天部分的陷落区与错动区出现了不同程度的变化，在雨季时，矿区容易出现涌水和淹井现象，这点需要重点关注。

1.2 矿区专业设计内容简介

经过相关的可行性研究论证，得知铁蛋山矿区深部开采建设规模为180万t/a采矿生产能力，按照矿区地质地形特点，每个采矿宽度为60m，中段高度为75m，分段高度为15m，近路间距设置为15m，上下相邻的分段回采近路呈菱形布置。

此次开采工程所选用的机电设备主要有：井下安装1台PE900×1200mm颚式破碎机，供矿山粗破碎之用。矿山首位各安装1台ZK10-7/250架线式电机车牵引13辆4m3底卸式矿车不摘钩装和卸；废石运输采用一台ZK10-7/250架线式电机车一次牵引12辆YCC2-7单侧曲轨侧卸式矿车。生产初期只建设-40m中段水泵房。另外，为了保证矿区井下生产的正常用水，在井口处设置了1个1000m3的沉淀池，有800m3及200m3两格，井下水首先进入800m3水池进行沉淀，清水进入下一格200m3清水池，主要用于井下生产、碎矿系统地面冲洗及通风除尘。鉴于该矿区处于寒冷地区，因而每个生产车间均需要安装采暖设施，保证车间内温度适宜，不会对正常的生产工作产生影响。除此之外，为了避免出现井口结冰的情况，在设计时，选用了3台NBL-500型落地式暖风机，起到向井口输送暖风的目的。

2 采矿方法及施工方案

本次确定开采范围为+110m～190m之间的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ号等矿体，根据矿体地质地形情况，采用无底柱分段崩落法进行开采工作，产品是干选跑尾后的铁矿石。简单来讲，无底柱分段崩落法是一种机械程度高、劳动消耗量小的采矿方法，随着采矿设备的不断发展，无底柱分段崩落法在矿山开采中的应用范围越来越广泛。这种采矿方法具体有以下几方面的特点：①无底柱分段崩落法可以对分段巷道进行细化，保证每一分条内均有一条回采巷道，且回采巷道内没有直接的放矿底部结构，需要在回采巷道内直接进行落矿与运搬；②分条之间可以按照一定顺序实现回采，分段之间也可以自上而下进行回采。值得注意的一点是，在采矿过程中，为了保证采矿工作的安全性与有效性，需要让分段巷道保持一定的坡度，方便排水和设备的运搬。

此次-115m中段深部延伸开拓工程施工内容主要有：平巷掘支、硐室掘支、炸药库掘支、天溜井掘支、矿石卸载站、铺轨架线等。施工主要从-115m水平斜坡道联巷、副井及混合井三个通道展开，在副井施工开始前，需要在-115m主废石溜井卸载站需安装篦子，措施巷道需要刷帮喷砼。主矿石卸载站开挖、支护、安装施工时，要暂时停止主矿石井的使用，直至安全后再进行施工。本次的施工方案的关键线路为水平下盘运输巷、穿脉、天溜井、铺轨架线、安装工程。在天溜井、风井等条件具备情况下，采用直径3m或者直径1.5m的天井钻机进行施工，以此减少对其他工程施工的影响。鉴于-115m水平平巷掘进工程量较大，因而故将-115m水平平巷掘进工作作为本次施工的重点与难点。

3 浅谈无底柱分段崩落法在矿柱回收中的应用

根据矿山实际开采情况，本次采矿总体的施工顺序为：开拓及采切巷道、天溜井掘进、支护→中深孔施工→切割拉槽及进路装药爆破→出矿，现对具体的开采技术作具体的阐述。

3.1 掘支施工技术

掘支施工主要包括开拓及采切巷道、天溜井掘进与支护。施工时，首先对主斜坡道及各个分段进行开口，而后各中段运输井巷，其次各分段沿脉巷及辅助硐室，最后各分段采切井巷。此过程所需要应用的施工工艺主要有以下几方面：

（1）放线测量：掘支施工中的放线测量主要包括放中线和腰线两方面，通过测量中线和腰线可以为后期的施工开提供数据支持。

（2）凿岩爆破：鉴于本次施工是全断面掘进，因而为了保证爆破进尺与爆破效果，掏槽眼采用楔形掏槽，并保证装药系数在0.9。另外，为了保证井下巷道轮廓，要保证周边眼间距在400mm～500mm，装药系数控制为0.7，采用远程电子引爆机进行凿岩爆破。此过程需要注意以下几点内容：①在进行周边眼的爆破时，为了最大限度减少对矿井周围岩石的干扰，保证凿岩的稳定性，所有的巷道均采用光面爆破，操作时严格按照相关规范进行，控制超欠挖[2]；②采用楔形掏槽形式；③根据矿井回采需求，合理确定爆破参数，保证周边眼孔距在400mm～500mm，最小抵抗线在450mm～500mm；④炮眼布置时，要贯彻和落实掏槽眼-按照光面爆破原则布置周边眼-底板眼-辅助眼原则；⑤周边眼于其余炮眼采用不同的装药结构，周边眼选用间隔装药结构，其余的炮眼则选用连续装药结构；⑥在超欠挖控制措施中，每次破包完成后要及时对爆破效果进行分析检查，及时根据实际爆破效果调整爆破参数，以期提升爆破效果。在钻眼前需要先开挖断面中线、断面轮廓，并检查炮眼位置。除此之外，炮眼深度、角度及排距均要严格按照相关设计方案加以确定，满足爆破精度要求。

（3）支护方式：根据矿井周围岩石性质，本次支护方式以喷砼、锚网喷砼、钢拱架锚网喷砼及钢筋混凝土为主。

3.2 中深孔施工与回采爆破施工

切割拉槽施工选用YGZ-90钻机进行，施工孔径控制为60mm，排距为1.2m，孔底距0.9m～1.6m，孔深不超过15m，每米炮孔崩矿量为4.0吨～4.4吨。进路采用Simba1254施工，孔深不超过20m，每米炮孔崩矿量7.6吨～8.4吨。

本次回采爆破施工所选用的爆破形式有两种，一种是切割拉槽爆破，另一种是进路回采落矿爆破。两种爆破方式存在一定的差异，切割拉槽爆破是一次分段爆破多排，具体为1排～3排，单次爆破装药量及一响最大药量均较小；而进路回采落矿爆破通常是一次同断起爆多排，单次爆破装药量及一响最大药量均较大，其爆破影响范围较广。爆破工作内容包括爆破准备、炸药及各种爆炸器材的运送、起爆网络连接与人员撤离等。

3.3 出矿

采场出矿所用的设备主要有：阿特拉斯ST-3.5、ST1030柴油铲运机以及EST-3.5、EST1030电动铲运机。出矿作业的流程主要有：①装矿进路进行装矿，倒入分段溜井至终端水平后装入矿车；②由矿车转运至主溜井下至-237m水平破碎硐室；③破碎后由皮带运输至箕斗装载硐室；④提升至地表。值得说明的一点是，一旦在出矿过程中发现大块应及时破碎，在二次破碎爆破时需要及时通知附近人员，做好撤离工作，确保爆破工作安全进行[3]。

3.4 风、水、电等辅助系统

随着矿井回采工作的进行，相关的技术人员要及时完善分段风井布置，适当的增加局部通风，尽可能满足采场通风条件。施工过程中所需要的供电均由-115m、-190m水平中央变电所提供，转接入中段及分段采区变电所降压后接入各施工区域。施工所需要的水资源经过地表混合井接入各中段后再由管缆井接入到各个分段中。排水处理是保证矿井井下施工顺利进行的基础条件之一，本次排水采用井下永久排水系统实现排水目的，矿井内涌水经过水沟排至各个中段泄水井或者泄水孔后，最终经过水仓排出地表。

4 无底柱分段崩落法在矿柱回收中的应用

与传统的开采工艺不同，无底柱分段崩落法具有很多的优势，其具体体现在以下两方面。一方面，无底柱分段崩落法可以有效提升生产能力，降低施工人员的劳动强度，在提升工作效率及质量方面均有重要的作用；另一方面，采用无底柱分段崩落法进行爆破落矿，可以在矿柱回收前完成相关的放顶工程，为后续的回采工作提供了安全的施工环境，保证了矿柱回收工作的安全性[4]。除此之外，无底柱分段崩落法所使用的机械设备较为简单，机械设备的使用与维修较为方便，可以明显发现，利用无底柱分段崩落法进行矿柱回收施工时，矿石的贫化与损失均较小。虽然无底柱分段崩落法应用简单方便，不过针对实际应用情况，还需要在回采过程中做好以下几点工作：①进一步优化和简化采场结构，重点从底部结构着手；②加强放矿管理工作，对放矿量、计量、快速化检验分析等工作进行优化控制，尽量选用高效率的出矿设备。

5 结语

综上所述，利用无底柱分段崩落法进行矿柱回收不仅可以为下一阶段做好放顶工程，而且也可以保证矿柱回收工作的安全。开展无底柱分段崩落法可以为开矿企业创造客观的经济效益，并为后续的矿柱回收工作提供指导性意见。