淺談礦區(qū)懸頂成因及防治措施

孫立中

【摘 要】為了防止礦區(qū)懸頂而導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，本文針對(duì)承德地區(qū)的具體地質(zhì)條件，分析了該礦區(qū)的懸頂成因。并針對(duì)不同的懸頂成因，總結(jié)了治理不同懸頂?shù)挠行Т胧ＷC了礦區(qū)的安全生產(chǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】爆破技術(shù)；懸頂；治理措施

1.引言

98%螢石是中國(guó)北方螢石的主要生產(chǎn)基地，該礦山于1975年建設(shè)，先后經(jīng)過鄉(xiāng)村、集體、勞改等開采，上世紀(jì)80年代建成為地方國(guó)營(yíng)礦山，2005年企業(yè)改制后為有限公司，2007年產(chǎn)量在12萬噸左右，2010年達(dá)到15萬噸。礦區(qū)位于河北省承德市平泉縣境內(nèi)，礦區(qū)標(biāo)高在650米-710米之間。

1.1地質(zhì)情況

該礦屬于中溫?zé)嵋旱V床，礦體平均品位為85-98%，平均厚度約2.0米，最大厚度處達(dá)到8.0米，最小厚度為1-1.5米，礦體主要以脈狀為主，透明、似層狀為輔，走向NM-SE，傾角70°左右，主要以普通80%、晶體98%螢石為主，圍巖主要以普通石灰?guī)r為主，顏色為灰白色。

1.2采礦方法

根據(jù)礦體賦存狀態(tài)情況和圍巖性質(zhì)特征，普通螢石主體礦體的開采方法為有底柱分段空?qǐng)龇?，輔助采礦方法為部分淺孔留礦法。分段空?qǐng)龇ú蓤?chǎng)沿礦體走向布置采場(chǎng)，在運(yùn)輸巷上部8m左右處沿礦體走向布置一條電耙巷道，溜井設(shè)置在礦房的一側(cè)，其與運(yùn)輸巷道相貫通，在電耙巷道底板上部6m左右設(shè)置拉底平巷，礦房?jī)?nèi)布置三條鑿巖巷，切槽設(shè)置在礦房中礦體厚度比較大的礦層中。在階段礦房?jī)?nèi)從上向下分段開采，沿礦房走向方向從切槽向兩側(cè)開采。使用的中孔鑿巖設(shè)備是YGZ-90型鉆機(jī)，配TJ-25型圓盤導(dǎo)軌式鉆架，在采場(chǎng)鑿巖巷內(nèi)以垂直扇形向上鑿巖，孔徑60mm，距離礦房最小抵抗線為1.5m左右，切槽為1.2m；深孔鑿巖設(shè)備使用K1122型潛孔鉆機(jī)，孔徑80mm，最小抵抗線約為2.4～3.1m。爆破時(shí)，首先采取切槽爆破，然后以切槽為自由面再采用礦房爆破。

2.懸頂成因

2.1漏斗懸頂成因

（1）以前由于施工技術(shù)的限制，中孔施工孔徑較小，但是藥卷直徑偏大，導(dǎo)致匹配不合理，所以會(huì)產(chǎn)生爆破不徹底而產(chǎn)生懸頂現(xiàn)象。有時(shí)是由于施工后，沒有立即裝藥爆破，導(dǎo)致鉆孔變形嚴(yán)重或者孔內(nèi)有臺(tái)階，阻礙了裝藥，導(dǎo)致裝不進(jìn)炸藥或者炸藥沒有裝進(jìn)鉆孔底部，最終形成懸頂[1]。

（2）爆破技術(shù)人員在裝藥時(shí)，主副手協(xié)調(diào)不好，會(huì)經(jīng)常把炮孔段數(shù)搞錯(cuò)，導(dǎo)致鉆孔外部先爆破，內(nèi)部后爆破，導(dǎo)致懸頂現(xiàn)象。

2.2切槽懸頂成因

（1）在采準(zhǔn)巷道施工過程中，有些工程會(huì)施工不到位，導(dǎo)致巷道斷面不標(biāo)準(zhǔn)。例如450采場(chǎng)斷面較小，原本2.5m×2.0m的斷面，卻按2.0m×1.5m的斷面施工，而擴(kuò)井爆破作業(yè)規(guī)范是按原規(guī)格斷面設(shè)計(jì)的，這樣爆破后就會(huì)導(dǎo)致部分懸頂。

（2）測(cè)量放中孔的排位方位時(shí)，測(cè)量的方位與設(shè)計(jì)方位誤差較大，有時(shí)在爆破施工時(shí)，鉆孔與排面設(shè)計(jì)方位有較大誤差，或者施工時(shí)鉆孔排面傾角過大，這都會(huì)導(dǎo)致鉆孔孔底排距增大而導(dǎo)致懸頂。

（3）爆破參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。在做鉆孔排位設(shè)計(jì)時(shí)，沒有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)，或者設(shè)計(jì)參數(shù)沒有按照礦巖性質(zhì)進(jìn)行確定，導(dǎo)致施工排距和孔底距過大。或者爆破設(shè)計(jì)參數(shù)沒有按照不同的礦巖性質(zhì)來確定合理的孔深、孔距、裝藥量等參數(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)生懸頂。

2.3礦房懸頂成因

（1）在采準(zhǔn)巷道施工時(shí)，有些工程斷面施工不合理，例如切槽高度過低，也會(huì)引起巷道懸頂。

（2）參數(shù)設(shè)計(jì)不合理。如450-2采場(chǎng)，該采場(chǎng)底部為大理巖，上部為礦石，大理巖比礦石堅(jiān)硬，那么設(shè)計(jì)時(shí)，孔口充填深度就應(yīng)該較小。但是原設(shè)計(jì)中孔口充填深度反而較大，結(jié)果導(dǎo)致孔口爆破不充分，形成了通常所說的喇叭口懸頂[2]。

（3）測(cè)量放排位點(diǎn)的數(shù)據(jù)和炮孔施工的數(shù)據(jù)誤差大，導(dǎo)致孔底排距過大，從而導(dǎo)致懸頂。

（4）中孔施工質(zhì)量不符合要求，造成懸頂現(xiàn)象。例如三中段19線、21線間柱爆破時(shí)，很多中孔都按照施工設(shè)計(jì)的要求施工，導(dǎo)致施工不到位或者鉆孔嚴(yán)重變形，致使炸藥裝不進(jìn)去，最后導(dǎo)致450水平右翼采場(chǎng)158米水平處出現(xiàn)懸頂。

3.懸頂防治措施

3.1治理漏斗懸頂措施

（1）采用束狀大孔處理法。如果漏斗懸頂厚度不大，這時(shí)可使用束狀大孔處理法。首先在耙道一端垂直于耙道施工大孔硐室，然后再沿耙道方向向懸頂部位施工大孔；如果不具備施工條件，那么就要在耙道里向懸頂部位施工上向束狀大孔，緊接著進(jìn)行爆破作業(yè)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工工程量小，缺點(diǎn)是安全性較差，施工時(shí)必須要采取防止兩側(cè)漏斗礦石滑下的安全措施。

（2）中孔處理法。如果漏斗懸頂厚度很大，就不能采取上述方法，這時(shí)可以采取在漏斗內(nèi)補(bǔ)充中孔的方法，然后進(jìn)行爆破，處理懸頂。具體步驟如下：先施工4～5個(gè)鉆孔用來確定實(shí)際懸頂高度、大小，繼而依次施工其余的中孔，最后采用非電微差爆破技術(shù)。該方法的有點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，省時(shí)，耗費(fèi)小，缺點(diǎn)是有一定的危險(xiǎn)性。

3.2治理切槽懸頂措施

（1）采用多排同段爆破處理法。當(dāng)切槽懸頂厚度不大于3m時(shí)，在緊鄰切槽位置施工3～5排鉆孔，然后采用排間微差起爆方式對(duì)切槽進(jìn)行微差爆破，依靠這種多排爆破的疊加爆炸應(yīng)力來將懸頂?shù)V石沖擊破碎。這種方法尤其適合于處理3m以下的切槽懸頂，該種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、安全性高、效果好。

（2）束狀大孔處理法。如果切槽懸頂位置較高并且懸頂厚度也比較大，或者即使懸頂位置較低但是采空區(qū)內(nèi)有頂板大面積垮落的危險(xiǎn)，這時(shí)就需要采用束狀大孔處理法，在懸頂采場(chǎng)的上中段運(yùn)輸巷或穿脈巷內(nèi)施工大孔硐室（ 3m×3m×3m） ，然后使用K1122型淺孔鉆機(jī)向懸頂部位施工下向的束狀深孔，排距為3m，孔底距一般為2.0～3m。鉆孔的排數(shù)及孔數(shù)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來確定。一般情況是先施工2～3個(gè)深孔，用來確定采空區(qū)的位置，然后再確定出孔深、傾角和方位角。當(dāng)施工完畢全部鉆孔后進(jìn)行同段起爆。

3.3治理礦房懸頂措施

（1）束狀大孔處理法。當(dāng)?shù)V房懸頂位置較高并且懸頂厚度特別大時(shí)，或者即使懸頂位置較低但是采空區(qū)內(nèi)有頂板大面積垮落的危險(xiǎn)，一般采用此方法來處理。具體步驟與束狀大孔處理切槽懸頂?shù)牟襟E基本相同。

（2）中孔處理法。當(dāng)?shù)V房懸頂厚度較大，但距離底板不超過5m時(shí)，可以采用此方法。具體操作步驟與中深孔處理切槽懸頂?shù)牟僮鞑襟E基本相同。

（3）淺孔處理法。該方法一般適合于礦房懸頂厚度不大，而且位置較高，礦房寬度不大，現(xiàn)場(chǎng)不具備使用深孔或者中深孔施工的條件，這時(shí)可以采用淺孔處理法，具體施工步驟與淺孔處理切槽懸頂基本相同。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]陶頌霖.爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

[2]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.