无底柱分段崩落采矿法的应用与创新

朱大斌

(广宁县大鸿明矿业有限公司， 广东 肇庆市 526346)

采矿方法优化选择是矿山项目的主要决策。栾川县黑家庄钼矿原来是民采矿山，采用平硐开拓，3 个中段高差分别为50～60 m，采矿工作在已开拓平硐内同时进行。采用房柱留矿采矿法在实践中存在的缺点包括：浅孔落矿生产能力低、劳动强度大、安全程度低；采场存矿量太多；保留大量矿柱，开采总回采率低；多阶段同时开采互相影响，安全生产管理复杂；矿房采空后，空区过大，存在重大安全隐患等缺点。引入投资成立合资公司后，决定采用安全性好、生产成本低、生产能力大、回采率高、机械化、自动化程度高的采矿方法，经比较，优化选择无底柱分段崩落采矿法。

1 黑家庄钼矿采矿方法的现状及缺点

1.1 采矿方法现状

矿体开采在阶段内划分为矿房（宽12 m）和连续矿柱（宽8 m）。先用浅孔留矿法由下向上回采矿房，留一定厚度保护顶柱（厚10 m），矿柱（包括连续矿柱和保护顶柱）和可回采矿房矿量各占50%左右。矿房开采全部结束后，由上阶段向下阶段逐步回采矿柱，或不采矿柱，依靠矿柱和矿岩自身的稳固性支撑采空区。

1.2 房柱留矿法的缺点

黑家庄钼矿开采技术条件见表1。

表1 矿床开采条件

黑家庄钼矿房柱留矿法的缺点：适用条件不适合；浅孔落矿生产能力低，劳动强度大，安全程度低；矿房采场留矿高达40 m，采场存矿量太多，积压资金；矿柱矿量占储量一半多，开采总回采率低；多阶段同时开采互相影响，安全生产管理复杂；矿房采空后，空区过大，不利地压管理，存在重大安全隐患。

2 采矿方法选择

2.1 选择最优采矿方法的基本要求

优选采矿方法的基本要求包括：最大的安全性；最低的生产成本；最大的采场生产能力；最优的回采率（不低于地质储量的80%）；最小的贫化率（不高于20%的废石混入率）；最短的回采循环周期（凿岩、装药、爆破、出矿、空区处理）；最高的机械化程度；最好的自动化水平（如采用远程遥控和自动化采运设备等）；最少的采准工程量；最充分利用重力；最大限度利用矿岩体自身稳固性支护；最短的崩下矿石滞留时间；最大的灵活性和实用性。

2.2 采矿方法的优化选择

2.2.1 矿床开采技术条件

黑家庄钼矿矿区属中高山区，矿床属裂隙充水含水的水文地质类型，水文地质条件简单。矿体及其顶底板围岩强度中等偏上，工程地质条件良好。地表允许陷落。矿床开采条件参数见表1。

2.2.2 采矿方法的选择

依据矿床开采技术条件和黑家庄钼矿目前使用房柱留矿法存在的缺点，以及选择最优采矿方法的基本要求，选择无底柱分段崩落法在黑家庄钼矿进行试验应用和推广。

无底柱分段崩落采矿法的特点：连续回采，在覆岩下放矿，以崩落覆岩充填采空区管理地压。要求地表允许陷落，在矿体上部无较大的含水层和流沙，矿石不会结块、自燃，允许相对高的贫化和损失。

无底柱分段崩落法的优点：安全程度高，是最安全的采矿方法之一，该法的所有采矿活动均在较小的空间里完成，机械化及自动化程度高。主要的采矿环节可分为4 步：掘进并加固平巷；打扇形炮孔；爆破；放矿、装矿和运输。由于回采工序重复进行，全部采矿作业均能实现高度机械化、遥控自动化作业。生产高度的灵活性。组织方便，有利于集中作业，管理方便。生产能力大，劳动效率高，开采成本低。

无底柱分段崩落法的缺点：在覆盖岩层下放矿，矿石的损失率和贫化率较高，要求放矿管理严格；在独头巷道内作业，通风条件差，需设计专门管道通风；掘进工作量大；开采会导致地表陷落。

3 无底柱分段崩落采矿法试验

3.1 矿块构成要素

无底柱分段崩落采矿法矿块构成要素见表2。无底柱分段崩落采矿法布置见图1。

图1 黑家庄钼矿无底柱分段崩落采矿方法

表2 矿块构成要素

3.2 采准切割

矿体厚度大于40 m，矿块沿走向布置。沿走向距矿体下盘12 m，布置脉外主运输平巷；在下盘布置设备材料井（用于凿岩台车、铲运机等进出各分段），用分段联络道联通各分段水平，分段高12 m；掘进下盘沿脉运输联络道；按照进路间距12 m，掘进分段回采进路；上下分段回采进路呈菱形交错布置；如果矿体厚度大于100 m，在矿体内沿走向布置脉内运输联络道，联通各进路；每隔60 m 布置一条脉内矿石溜井；每个矿块在下盘脉外布置矿石溜井、人行通风井各一条；各分段水平布置上盘沿脉切割平巷，联通各进路；在各进路尽头上盘内，掘进切割天井，联通上下分段。

3.3 回采工作

在分段回采进路内采用YGZ-90 导轨式凿岩机打前倾80°～85°扇形中深孔，炮孔直径为54～60 mm，最小抵抗线1.6～1.8 m，孔底距1.2～1.4 m，崩矿步距1.6～1.8 m；用装药器（ANOL-150 型）装填2 号岩石铵油炸药，装药系数为0.8，采用导爆索和非电导爆雷管起爆；爆破步距为1.8 m；采用WJD-2 电动或WJD-1.5 电动铲运机出矿，出矿效率为400～600 t/（台班）。

3.4 采场通风

回采工作面的新鲜风流由采区下盘通风天井进入，污风经风筒由装在通风井口的局扇抽出。在下盘沿脉运输联络道用直径400 mm 的风筒压入回采巷道；通风天井中安装直径600 mm 的风筒与下盘主运输平巷回风系统联通排出。

3.5 劳动组织及工作制度

掘进工作由掘进队完成，队内凿岩工、爆破工为专业工种，其余为混合工种。回采工作分为凿岩、爆破、出矿3 个专业队；1 个通风班。采用连续工作制，年工作日330 天，每天3 班，每班8 小时。

3.6 主要技术经济指标

试验主要技术经济指标如下：矿块生产能力为400～600 t/d，工作面工人工效为18～19 t/（工班），损失率为8%，贫化率为15%，每米炮孔崩矿量为10～12 t/m，采切比为3.3 m/kt。

3.7 实践应用

用无底柱分段崩落采矿法解决栾川县黑家庄钼矿原房柱采矿法遗留大量矿柱的问题，已在三坑1395 水平回采矿柱中应用，效果很好。正安排培训学习，将逐步在全矿推广应用。结合新老采矿方法的优点分两步回采：第一步采用浅空留矿法回采矿房，第二步采用无底柱分段崩落法回采矿柱。采矿方法布置如图2 所示。

图2 无底柱分段崩落采矿法与房柱留矿法联合布置（单位：m）

4 结论

采矿方法选择是矿山项目的重要决策，直接影响矿山其他主要决策。优化选择无底柱分段崩落采矿法很好地解决了原房柱采矿法存在的问题，使矿山保持安全、持续、均衡生产。无底柱分段崩落采矿法具有安全程度高、机械化及自动化程度高、组织管理方便灵活、生产能力大、劳动效率高、开采成本低等突出优点。在生产实践中为矿山企业创造了更大的生产力和更大的经济效益。