云南某鐵礦無(wú)底柱崩落法懸頂產(chǎn)生原因及治理措施

趙運(yùn)濤

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

云南某鐵礦位于騰沖縣正北方向，平距57 km處，礦區(qū)面積0.3534 km2。礦體頂板為白云大理巖、角巖及透輝石粒硅鎂石矽卡巖，底板主要為透輝石矽卡巖。

礦山采用地下開(kāi)采，平硐開(kāi)拓，礦山設(shè)計(jì)采礦生產(chǎn)能力30萬(wàn)t/a，目前已開(kāi)采至1 800 m水平。采礦方法主要使用無(wú)底柱分段崩落法，階段高度54 m，共設(shè)置1 800～1 821 m，1821～1 839 m，1 839～1 854 m 3個(gè)分段水平，采用YGZ－90鉆機(jī)鉆鑿中深孔，炮孔直徑60～65 mm，采場(chǎng)進(jìn)路間距15 m，礦石回采率60%左右，貧化率18%左右。

礦山由于巖石結(jié)構(gòu)較差、開(kāi)采技術(shù)條件受限、前期開(kāi)拓工程布置不合理等原因，再加上企業(yè)在管理上存在一些不科學(xué)的地方，礦山在采礦過(guò)程中造成回采進(jìn)路懸頂事故頻繁發(fā)生，個(gè)別回采進(jìn)路甚至從回采開(kāi)始到結(jié)束一直都有懸頂發(fā)生，懸頂?shù)拇嬖谝环矫鎸?dǎo)致大量礦石不能采出，造成資源損失浪費(fèi)，進(jìn)路礦石損失率高達(dá)30%～50%，另一方面也給礦山的后續(xù)生產(chǎn)帶來(lái)較大安全隱患。

1 懸頂產(chǎn)生的主要原因

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及分析，認(rèn)為除礦區(qū)礦體自身穩(wěn)固性較差，特別是上下盤(pán)礦巖接觸帶附近存在嚴(yán)重的破碎帶等因素外，造成礦山頻繁出現(xiàn)懸頂?shù)脑蜻€有技術(shù)及管理問(wèn)題。

1.1 鉆孔深度和角度不符合設(shè)計(jì)要求

對(duì)已鑿?fù)赉@孔進(jìn)行了隨機(jī)抽查，分別檢驗(yàn)深度和角度。

鉆孔深度抽查結(jié)果見(jiàn)表1。根據(jù)對(duì)中深孔驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):中深孔深度上下偏差在+50 cm左右，合格率為67%，特別是邊孔及中心孔的深度合格率更低。造成個(gè)別鉆孔深度不夠的主要原因:①操作者質(zhì)量意識(shí)談薄，計(jì)件工資未和深孔質(zhì)量掛鉤;②深孔巖工勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作馬虎;③深孔驗(yàn)收沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的補(bǔ)孔制度。

表1 鉆孔孔深測(cè)量Table1 M esurement of the depth of drilling holes

鉆孔鉆鑿的角度。調(diào)查抽取1 800 m水平穿脈深孔，第7、8排深孔角度標(biāo)定的結(jié)果是(如圖1)，第7排中10孔與11孔的角度相差2°?？椎拙嘤稍O(shè)計(jì)2 m變?yōu)?.2m，3孔與5孔的角度相差2.5°。第8排第5孔與6孔與原設(shè)計(jì)相差1.5°，11孔與12孔相差2.5°。深孔角度合格率:第7排為71%，第8排為74%。

造成鉆孔角度偏差的主要原因是:①深孔鑿巖工在對(duì)炮孔定位放線(xiàn)時(shí)隨意性大，孔口定位誤差大;②由于巷道頂板不規(guī)則，鉆孔時(shí)釬頭滑動(dòng)嚴(yán)重，致使角度發(fā)生偏差;③深孔的傾角及方位，在實(shí)際鉆孔過(guò)程中，由于鉆桿的長(zhǎng)度不斷加長(zhǎng)，其鉆桿逐漸發(fā)生變形而產(chǎn)生一定的彎曲，隨著深度的加大彎曲變大，其結(jié)果是孔底距有可能變大或減?。?］?？傊?，由于鉆孔角度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，使部分孔底距加大，造成深孔排面藥量分布不均勻，從而影響爆破效果。

圖1 中深孔角度布置對(duì)比Fig.1 Comparison of the angle arrangement ofmedium-length hole

1.2 深孔內(nèi)巖石發(fā)生錯(cuò)位或者炮孔堵塞無(wú)法進(jìn)行透孔裝藥

礦體頂板常為白云大理巖、角巖及透輝石粒硅鎂石矽卡巖。底板主要為透輝石矽卡巖。坑道內(nèi)隨處可見(jiàn)裂隙及斷層擠壓破碎帶。

(1)前排孔爆破造成后排孔口不同程度的破壞，炮孔被破碎礦巖堵塞，另一方面原因是部分礦石不穩(wěn)固，回采巷道周?chē)V石受地壓及爆破影響發(fā)生變形位移，炮孔發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，無(wú)法捅孔，致使裝藥達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

(2)對(duì)有些堵塞炮孔沒(méi)有完全處理好(或處理不了)就進(jìn)行裝藥。

(3)人為地將深孔不按設(shè)計(jì)裝藥。

1821－3穿第5排深孔裝藥后的裝藥深度及裝藥位置情況(見(jiàn)表2)。根據(jù)《爆破工程》中每排扇形深孔的裝藥量公式可知，每排深孔應(yīng)裝炸藥480 kg，而實(shí)際只裝了420 kg，導(dǎo)致深孔裝藥量不足，裝藥密度不夠［2］。從表2可以看出個(gè)別孔裝藥長(zhǎng)度及裝藥位置沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致產(chǎn)生懸頂。

2 懸頂處理措施

(1)從相鄰回采進(jìn)路打中深孔穿到懸頂?shù)牡V石上(見(jiàn)圖2)，或刷幫到懸頂一側(cè)打眼后爆破。

(2)懸頂上的礦石穩(wěn)固，懸頂?shù)V石厚度大，空間不高時(shí)重新補(bǔ)打炮孔爆破。

(3)在眉線(xiàn)部位打斜孔到懸頂?shù)V石上或在進(jìn)路末端打加強(qiáng)孔一次爆破。

(4)在懸頂兩側(cè)的礦巖或眉線(xiàn)位置掘小斷面上山到懸頂高度位置，用中深孔機(jī)打扇形水平孔或斜孔到懸頂?shù)V石上爆破。

(5)在經(jīng)詳細(xì)觀察，確認(rèn)頂板穩(wěn)定的條件下，可架設(shè)藥平臺(tái)，在懸頂殼內(nèi)的空洞及縫隙處裝藥，用導(dǎo)爆索一段引爆即可。

表2 裝藥深度及原因Talbe 2 Reason and depth of the charge

圖2 相鄰進(jìn)路補(bǔ)打深孔示意Fig.2 Schem atic of filling depth holes of ad jacent route

(6)如果懸頂殼較薄，裂隙較多，采用再爆破一個(gè)步距的方法處理。

(7)在分段高度較高的1 800，1 821 m水平，在原進(jìn)路間掘進(jìn)一條補(bǔ)充進(jìn)路［3-4］，分別見(jiàn)圖3、圖4。未增加采場(chǎng)前(進(jìn)路)回采率僅達(dá)到40%～50%，通過(guò)減小進(jìn)路間距，增加采場(chǎng)取得了較好效果，大大提高了礦石的回采率，較好地減少了懸頂、大塊的產(chǎn)生。

3 結(jié)論

運(yùn)用無(wú)底柱分段崩落法采礦的礦山，選取合適采場(chǎng)布置參數(shù)，防止分段高度和進(jìn)路間距過(guò)大以及科學(xué)的生產(chǎn)管理措施是預(yù)防懸頂事故發(fā)生的根本所在。對(duì)已經(jīng)發(fā)生懸頂現(xiàn)象的礦山，需要針對(duì)礦山的實(shí)際情況采取有效的處理手段。側(cè)向傾斜孔處理懸頂方法目前已成為該鐵礦處理懸頂事故的主要技術(shù)手段。該鐵礦通過(guò)改進(jìn)礦山生產(chǎn)技術(shù)、增加管理措施以及運(yùn)用新的處理懸頂方法，礦區(qū)懸頂頻率明顯減少，由原來(lái)的30%降為現(xiàn)在的12%(按進(jìn)路條數(shù)計(jì)算)，礦山的回采率由原來(lái)的50%提升至70%，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。

圖31 800 m水平新增采場(chǎng)Fig.3 New stope of 1 800m level

圖41 821 m水平新增采場(chǎng)Fig.4 New stope of 1 821m level

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