凡口鉛鋅礦底柱回采工藝變革

蔣宗耀 孫 勇(凡口鉛鋅礦)

凡口鉛鋅礦底柱回采工藝變革

蔣宗耀 孫 勇(凡口鉛鋅礦)

凡口鉛鋅礦掘進(jìn)式底柱回采工藝安全風(fēng)險(xiǎn)大，作業(yè)效率低，無(wú)法滿足當(dāng)前安全生產(chǎn)的需要。為此采用鑿巖臺(tái)車上向中深孔爆破，取得了良好的效果。通過(guò)對(duì)新、舊工藝的對(duì)比，為金屬礦山底柱回采提供了一種高效方案。

底柱回采 鑿巖臺(tái)車 上向中深孔爆破

凡口鉛鋅礦通過(guò)多年大范圍、多區(qū)域、多中段回采，目前已形成了相當(dāng)數(shù)量的底柱采場(chǎng)[1]。因原有采礦工藝回采底柱存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，近些年隨著遙控鏟運(yùn)機(jī)使用的不斷推廣，開始試驗(yàn)并推廣應(yīng)用鑿巖臺(tái)車上向中深孔爆破回采底柱采場(chǎng)，取得了良好的效果。本文以Shn-320 m S0-1#底柱采場(chǎng)回采為例，對(duì)該采礦工藝進(jìn)行分析探討。

1 Shn-320 m S0-1#底柱采場(chǎng)

Shn-320m S0-1#底柱采場(chǎng)位于獅嶺南-320 m中段水平，采場(chǎng)垂直礦體走向(東西向)布置，寬8 m，其中南幫為實(shí)體(S1#底柱)，北幫為N0#底柱充填體，采場(chǎng)由-320 m水平降坡拉底，拉底后底板至上部底柱充填體高差為9.2 m，如圖1所示。

圖1 Shn-320 m S0-1#底柱采場(chǎng)剖面示意

2 原采礦工藝

2.1 第一層回采工藝

原采礦工藝?yán)淄瓿珊?，切采至兩幫控制線，切采高度小于3.0 m，切采后由進(jìn)路口前進(jìn)式人工(氣腿式鑿巖機(jī))壓頂[2]至采后空高6.2 m(如圖2)，鏟運(yùn)機(jī)出礦。完成第一層回采后，將采場(chǎng)基本充填結(jié)頂，進(jìn)入第二層回采。

圖2 第一層回采工藝示意

2.2 第二層回采工藝

先掘進(jìn)施工拉底巷，要求頂板直接揭露底柱充填體，掘進(jìn)過(guò)程中要求每槽炮施工前必須先對(duì)頂板充填體進(jìn)行水泥錨桿支護(hù)，必要時(shí)可使用龍門架支護(hù)，拉底到位后，采用后退式分段切采，分段充填結(jié)頂，完成底柱回采(如圖3)。

圖3 第二層掘進(jìn)式回采示意

2.3 工藝特點(diǎn)及存在不足

此工藝回采底柱的主要特點(diǎn)是：安全條件相對(duì)較好，回采過(guò)程中作業(yè)人員暴露在底柱充填體下作業(yè)時(shí)，揭露的充填體面積較小，施工作業(yè)比較安全。不足之處：①第二層回采掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)充填體的保護(hù)難度大；②揭露充填體后安全支護(hù)難度大，要求高，特別是水泥錨桿支護(hù)施工；③最后一層回采上坡難度大；④作業(yè)效率低。

3 鑿巖臺(tái)車上向中深孔爆破工藝

隨著凡口鉛鋅礦底柱采場(chǎng)的增多，在安全與生產(chǎn)壓力下，原有的工藝已無(wú)法滿足回采需要。而隨著遙控鏟運(yùn)機(jī)在凡口鉛鋅礦的大量使用，為機(jī)械化上向中深孔爆破[3]在底柱回采中應(yīng)用提供了條件。

3.1 鑿巖臺(tái)車上向中深孔爆破工藝流程

采場(chǎng)拉底完成后，切采并薄壓至空高約4.5 m(高度取決于鑿巖設(shè)備及爆破所需補(bǔ)償空間)(如圖4)，鑿巖臺(tái)車進(jìn)場(chǎng)施工平行上向孔，采用下向擠壓爆破拉槽及側(cè)向崩礦落礦，全程遙控鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)礦，完成后充填結(jié)頂。

3.1.1 上向中深孔側(cè)爆區(qū)炮孔布置

按照凡口鉛鋅礦采礦技術(shù)規(guī)程要求，爆破孔網(wǎng)參數(shù)[4]為：側(cè)爆區(qū)1.3 m×1.4 m，設(shè)計(jì)每排6個(gè)孔，其中南幫為礦房，故1排施工85°左右斜孔，其他各排均施工垂直孔(如圖5)，其中6排位靠近N0#底柱充填體，為保護(hù)邊幫充填體，要求在距其0.5～0.6 m布孔；所有炮孔要求以底板為基準(zhǔn)，施工至距頂板充填體0.5 m停止(為保證精度，每隔3列炮孔單獨(dú)施工一探孔至頂板充填體)。

圖4 切采及薄壓控制示意

圖5 上向中深孔炮孔布置

3.1.2 拉槽區(qū)[5]炮孔布置

為了確保拉槽效果，設(shè)計(jì)爆破孔網(wǎng)參數(shù)為1.2 m×1.2 m，此采場(chǎng)除按正常拉槽區(qū)布眼外，還增加了6個(gè)排氣孔及6個(gè)輔助孔，如圖6所示。

圖6 拉槽區(qū)炮孔布置

3.1.3 炮孔施工要求

①在邊幫標(biāo)明一4 m的集中線，供打眼時(shí)參考深度及桿數(shù)；②炮孔施工前，技術(shù)人員使用紅油漆在采場(chǎng)頂板按設(shè)計(jì)孔網(wǎng)參數(shù)點(diǎn)眼，施工人員按要求施工；③每施工3列炮孔，在兩列孔之間施工一探礦孔至充填體，周邊其他炮孔以此為依據(jù)進(jìn)行減桿，確保所有炮孔孔底距頂板充填體在50 cm以上，保證爆破后不破壞頂板充填體；④保證所有炮孔施工質(zhì)量(角度、深度)，拉槽區(qū)炮孔需嚴(yán)格控制施工精度和方位，避免炮孔間相互交叉或相鄰炮孔打穿；⑤打到頂板充填體的孔必須做好記錄，爆破裝藥時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理；⑥間柱采場(chǎng)邊孔需距邊幫充填體60 cm左右布孔，以保護(hù)邊幫充填體；⑦炮孔施工完成后需進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行爆破。

3.1.4 上向中深孔爆破設(shè)計(jì)

上向中深孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 裝藥結(jié)構(gòu)

3.2 上向中深孔爆破工藝特點(diǎn)

(1)主要優(yōu)點(diǎn)。安全高效，整個(gè)回采過(guò)程中，人員無(wú)需在揭露的充填體下作業(yè)，大大提高了作業(yè)人員的安全；用機(jī)械化臺(tái)車替代人工手鉆，由原來(lái)的兩采兩充變?yōu)楝F(xiàn)在的兩采一充，特別是由中深孔爆破替代最后一層掘進(jìn)式回采，大大提高了作業(yè)效率。

(2)主要缺點(diǎn)：①上向中深孔炮孔施工精度要求高，炮孔距頂板充填體必須有合適的厚度，才能保證爆破后不破壞頂板充填體;②上向中深孔一次爆破對(duì)頂板充填體振動(dòng)較大，如底柱充填體質(zhì)量較差時(shí)，可能出現(xiàn)脫層冒落;③由于采場(chǎng)為全遙控鏟礦，空?qǐng)龀涮罱禹敃r(shí)，人員無(wú)法進(jìn)入采空區(qū)，增大了接頂難度。

4 結(jié) 語(yǔ)

使用機(jī)械化上向中深孔鑿巖爆破工藝回采底柱，配合遙控鏟運(yùn)機(jī)鏟礦，大大降低了底柱回采的安全難度，提高了回采效率。實(shí)踐證明，該方法是一種高效、安全的底柱回采工藝。

[1] 鐘義旆.金屬礦山開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[2] 陶頌霖.鑿巖爆破[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

[3] 趙金三.中深孔機(jī)械化采礦法在凡口礦的應(yīng)用[D].韶關(guān)：中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所，2000.

[4] 王 青.采礦學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[5] 采礦手冊(cè)編輯委員會(huì).采礦手冊(cè)：第四卷[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

2015-05-10)

蔣宗耀(1966—)，男，工程師，512325 廣東省韶關(guān)市仁化縣。