分段留矿阶段崩落采矿法在极破碎矿体中的应用

王冠男，袁 野，童大志，曲展鹏，张 硕，纪晓东

（赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司，内蒙古 赤峰 025450）

近年来我国的矿产资源开发不断向规模化发展，同时由于采矿技术不断优化升级，开采效率得到了有效提升。其中分段留矿阶段崩落采矿法就是针对极破碎矿体的一种回采方式，它能够有效保障矿体的安全、高效回采。本文以某矿体为例，对分段留矿阶段崩落采矿法在实践中的应用进行了具体的分析研究。

1 分段留矿阶段崩落采矿法相关情况介绍

崩落采矿法在采矿中普遍使用到的较为简单的采矿方法，主要是在采挖时沿着矿体边界挖出环形的运输巷道，同时在矿体上盘或下盘开挖出切割巷道，形成一定的空间，然后在堑沟中向上方凿出扇形的炮孔进行爆破作用，最后进行回采的一种采矿方式。

2 矿体开采工程介绍

以某矿体为例，其主要含有铅、锌等多种有色金属矿体。该矿体的特点是暴露面积小且含矿量仅为30%，开采环境较差，所以需选用适当的方式进行开采。加之矿山没有胶结充填系统，为开采增加了一定的难度。

依据国内外对此类矿体的开采经验，认为此矿的开采面临以下几个主要问题：一是矿岩已遭到损坏，增加了中深孔成孔难度。二是硫氧化后产生的热能使温度升高极容易引起炸药自爆。所以需在开采前进行中深孔成孔实验以及监测孔温。此外结合开采的实际情况及现有工程，对开采过程进行多次讨论和实验，最终结合此矿的具体情况确定运用分段留矿阶段崩落采矿法。此法让采场上部的围岩在诱导作用下冒落，无矿石在冒落时形成一定的冲击低压，在覆岩下放矿，从而达到预期的效果。

3 开采技术条件的具体要求

由于透镜形成了不规则的形状，铅锌品味仅9.1%，倾角在60°～90°范围内，是急倾斜矿体的一种。矿体走向长度是50m，沿倾到+130m水平向下不做封闭处理，+166m水平方向逐渐尖灭。矿体厚度在3m～30m范围内。矿体和围岩并不坚固，且易破碎，同时界限也并不十分明显，允许暴露面积非常小。整个矿体平均含矿量34.7%。

4 成孔试验及孔温监测

在进行中深孔成孔试验时，因为矿体、围岩具有易破碎的特点，中深孔能否完成，需要通过试验进行确认。试验时需要用钻分别在矿体和围岩凿出两排的炮孔，具体的参数和炮孔施工如图1。

图1 围岩内炮孔施工（左）矿体内炮孔施工（右）

钻凿施工后每天对成孔要进行检查和验收。验收人员使用橡胶管将其插入到孔中，当其到达孔底后，在橡胶管上标记出其与中深孔孔口重合部位，测量并记录橡胶管入孔的深度，同时对比实际钻凿的长度，计算出成孔率。通过大约1周时间监测成孔，确保中深孔的成孔情况良好以防范出现塌孔情况。

其次是进行孔温检测试验。为了防止自爆发生，必须对孔内的温度进行检测。在实际施工过程在，主要使用热电偶进行温度的检测，即能把孔中具体的部位的温度测量出来，又能对孔内的温度进行持续、远距离的安全监测。孔温检测试验的具体方法是：先把电热偶同显示设备连接起来，接着把电热偶送入到孔底部，查看显示设备上的数值并将其记录下来。在这个过程中，需要对不同的孔洞进行测量，同时要注意随着时间的延长实时观察温度是否变化。如果孔底的温度有所升高，只要在一分钟左右能够保持温度，且最终温度控制在22°左右，就不会引起炸药自爆。

5 崩落采矿法的具体工艺流程和技术指标

5.1 崩落采矿法工艺流程

主要流程是布置采场及器械人员准备→采准切割→回采（包含巷道支护、凿岩爆破、回采顺序、采场通风、出矿）。各流程的具体操作如下：

布置采场及器械人员准备：依据整个矿体的走向对采场进行布置，采用分段回采(1)+130m至+139m水平段设为一个分段，高度设计为9m。（2）+139至+160水平段设计为另一分段，高度约20m。另外进路和凿岩巷道各两条，通风人行平巷、切割通风天井、穿脉横巷各1条，其中切割通风天井的规格为1.5m＊1.5m，其它巷道规格为1.8m＊1.8m。人行天井4条，分别以采1、采2、采3、采4进行区分，规格为1.5m＊2.6m。漏斗各4条并做好数字标记，规格是1.8m＊1.8m的正方形。

采准切割：凿岩巷道标高为+139m，进路标高要为+130m。切割通风天井要设置在靠近采1的一侧矿体内，并同+169分段的回风平巷进行贯通。人行天井及漏斗必须要将上下段贯通起来，在矿体两端使用采1、2、4进行布置，在中间用采3进行布置，同时沿着两条进路均匀的布置漏斗。

巷道支护：对巷道进行支护主要原因在于矿体本身不具备稳固性，在爆破冲击下容易对巷道造成损害，为了包含巷道需要采取支护措施。回采前对+130段的两条进路进行支护，主要使用喷锚法，先选择合适的锚杆，确定锚杆支护的间距、排距，选择金属钢筋网，并运用混凝土喷层对其进行支护固定。

凿岩爆破：在采准切割和巷道支护完成后，就可以进行凿岩施工作业。在钻凿前确认好中深孔的排距、炮孔直径、排面角后，方可使用钻机在各个进路和凿岩巷道进行钻凿，钻出上向扇形中深孔。对各分段的炮孔要一次性完成钻凿，之后再依次进行爆破。一般采用挤压爆破松动法，让崩落的矿石对围岩能起到支撑作用，目的是防范在爆破过程中围岩产生大面积的塌落。炸药一般使用2#岩石粉状炸药，将其装在专门的器皿内，其密度为0.95克/立方厘米，每个中深孔中使用2支毫秒导爆管和导爆索，采用非电复式起爆法。

回采顺序：（1）+139至+160水平段回采：把采1为作为自由面，并沿着矿体走向垂直布置中深孔，把+139m以上的边部矿体拉开，使其成为一个切割槽。其此再以切割槽为自由面，在相应的凿岩巷道钻出扇形的中深孔，按次进行退采。（2）+130m至+139m水平分段回采时，主要以切割槽为自有面退采，一次爆破2或3组排炮孔，将其铲运出矿，依次进行。

采场通风：具体来说是利用各分段运输平巷的新鲜风流通过天井、出矿进路、漏斗进行回采。为防止其在崩落过程中产生的污浊风流发生扩散，利用回风切割天井，使其沿着回风巷道排出。如果工作面不利于通风，可以对局部进行扇抽式通风。每次爆破后的通风时间约半小时左右，直至排除有害气体或粉尘。

出矿：在对上分段进行回采时，松动放矿需要将崩落的矿石量控制在21%～31%内。其中留矿量约60%，当进行下一分段出矿时，再将其全部出矿。分段留矿可以对矿石产生一定的诱导作用，同时也不会对地面产生冲击低压，确保了出矿施工的安全性。

5.2 崩落采矿法技术指标

相关的耗材数据见表1，回采经济技术指标见表2。

表1 耗材数据

表2 回采经济技术指标

另外在钻凿扇形炮孔时，要确保一次打孔成功，目的在于有效确保回采出矿时的工作时间。在开采施工过程中要严格依据循环时间进行操作。从而保障施工作业的时间进度，以此来提高采矿的工作效率。

6 结语

综上所述，在极破碎矿体中运用分段留矿阶段崩落方式可以取得良好的作用。一是能够应对和解决矿体安全性条件差的问题，同时有助于提高采场的生产力，在技术、经济和安全性上均表现出良好的优势，这对于开采同类型矿体具有重要的借鉴意义。二是由于没有冲击低压，能有效防范因矿石冒落而产生的冲击低压。三是此法在运用过程中，施工工序、流程（凿岩、爆破、出矿）等均在巷道内进行，施工安全性能够得到保障，且不会对施工人员造成伤害。四是运用中深孔方式进行凿岩施工，在对于人员的劳动强度要求不高的情况下，也能充分保障工作效率，如一次爆破就能够产生大量矿石，具有很高的生产能力，提高了回采率。