基于分段崩落法采礦問題的處理和分析

張靖宇

大明礦業(yè)集團股份有限責任公司 新疆哈密 839000

1 研究的目的和意義

根據(jù)無底柱分段崩落采礦法在實際的開采應(yīng)用過程中，對采礦過程中出現(xiàn)的事故進行分析，利用應(yīng)力集中處理采礦出現(xiàn)的懸頂、推墻事故。因地制宜改善工藝，提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗，增加安全可靠性，實現(xiàn)礦山高產(chǎn)、高效，提高礦山科學安全生產(chǎn)的性質(zhì)[1]。

2 采礦工藝特點及行業(yè)發(fā)展情況

2.1 特點

無底柱分段崩落法首先是取消了采場中回采進路上部分段的臨時性底柱，其中鑿巖、爆破、出礦、出渣均在回采分段中進行。這種采礦方法的采準工程實施及回采工作都很簡單，方便使用大型無軌設(shè)備，機械化作業(yè)程度高。此方法的各回采步驟幾乎可以標準化重復(fù)進行，有利于提高機械化程度，其主要特點為機械化程度高、開采強度大、作業(yè)效率高、采礦成本相對較低、生產(chǎn)安全等優(yōu)點、采準和回采工藝簡便。

2.2 行業(yè)發(fā)展趨勢

從60年代開始，我們國家從瑞典引入該采礦方法，由于采礦工藝個方面的優(yōu)點，在各金屬礦山得到了廣泛的運用，現(xiàn)在我國許多金屬礦山將轉(zhuǎn)入地下深部開采，而該采礦工藝進行也成為了首選技術(shù)。

3 某鐵礦地質(zhì)概況

該鐵礦區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)星星峽境內(nèi)，區(qū)的面積為55平方公里。礦體開采區(qū)為1號礦體1120-1060水平，西起38線，東至62線，礦體呈東西走向，分為上、中、下三層，中部較厚，東西兩端礦體較薄，中部礦體傾角約（70°-80°），礦石類別屬于磁鐵礦。其中礦體圍巖主要為白云石大理巖、黑云母斜長片巖、部分受蛇紋石化及綠泥石化較強。

礦層呈似層狀和大透鏡體狀賦存于白云石大理巖層位中，中礦層與上礦層之間，有一薄層暗綠色黑云（綠泥）片巖，其上、下圍巖多為白云石大理巖，巖層厚度為0.2-0.8cm，受后期構(gòu)造變動和熱液蝕變作用，常呈小透鏡狀和碎片狀，局部可蝕變?yōu)樯呒y石綠泥石片巖，普氏系數(shù)f=8-12。

4 推墻、懸頂?shù)难芯亢头治?/h2>

當前礦區(qū)采用豎井、平巷及斜坡道聯(lián)合開拓方式，斜坡道聯(lián)絡(luò)各個分層進行設(shè)備、人員行走和通風，對每個分層施工回采巷道，回采巷道垂直于礦體走向，同時對回采巷道鉆鑿垂直礦體的扇形中深孔，再利用中深孔裝藥爆破回采礦石。

目前在回采進路的掌子面對切割平巷的掘進、切割天井及后期施工無切割天井楔形掏槽一次爆破拉槽，作為最初回采崩礦的自由面，上層礦端部、中上層礦之間及后退式開采過程中東西部回采場所出現(xiàn)片幫、冒頂、塌陷，造成無法開掘切割立槽的自由面，這些成為了采礦過程中的難點跟處理的對象。

（1）該鐵礦上中層礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜、斷層及片理發(fā)育，爆破過程中跟據(jù)能量原理會沿著排面最小耗能方向擊穿相鄰炮孔，易造成懸頂、推墻[2]。

（2）推墻、懸頂?shù)扔泻κ鹿实闹饕a(chǎn)生原因是創(chuàng)建的補償空間不夠或者爆破裝藥不規(guī)范、爆破器材不合格產(chǎn)生得拒爆等。

（3）炮孔密集，炸藥的沖擊波大于巖石所處的穩(wěn)定性，易造成在爆破過程中炸藥沖擊力在巖體中間沿著巖石軟弱層部位擊穿，形成懸頂；

（4）爆破作業(yè)中，原有的地質(zhì)應(yīng)力遭到破壞，地壓重新排列分布，造成周邊地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，造成懸頂、推墻的事故；

5 預(yù)防處理懸頂、推墻措施的主要方法

（1）改變設(shè)計方案，優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，對特殊地帶炮孔布置進行分次爆破，開掘補償空間，為后續(xù)爆破提供自由面。切割巷冒頂或塌落地區(qū)拉槽處理法

（2）控制最小角度的崩落抵抗線范圍，增大補償空間，為分次爆破提供良好的空間自由面。

（2）由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在設(shè)計過程中優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，增大孔底距、最小抵抗線。

（3）根據(jù)實際情況重新設(shè)計爆破參數(shù)，在中深孔孔與孔或排與排之間采用毫秒微差爆破，需要對炮孔驗收、修補孔、堵塞長度和裝藥密度的管理制度嚴格執(zhí)行；

（4）炮孔容易發(fā)生變形的地段，可采用預(yù)先裝藥的方法，提高鑿巖和裝藥質(zhì)量，預(yù)防眉線破壞后，影響裝藥質(zhì)量，造成推墻、懸頂事故發(fā)生。

（5）對邊孔角度的選擇考慮實際現(xiàn)場情況進行調(diào)整，不能太大也不能太小，不然會導(dǎo)致放礦口太寬落礦困難，角度抬高增加爆破夾制力，造成下分段采礦施工鑿巖深度不夠，產(chǎn)生懸頂、推墻事故。

（6）懸頂、推墻的處理成效。根據(jù)中深孔爆破區(qū)域?qū)嶋H的現(xiàn)場的地質(zhì)構(gòu)造，必須對采場生產(chǎn)要求的爆破效果給予滿足，炮孔布置利用自由面附近應(yīng)力波集中發(fā)生反射，形成拉伸波，而在炮孔附近的區(qū)域由于沖擊波壓應(yīng)力大于巖石抗拉強度。炮孔連線中心附近壓應(yīng)力波己衰減至較小，只有少量單元的應(yīng)力值仍大于抗壓強度，大部分單元是由于環(huán)向拉應(yīng)力使巖石產(chǎn)生破裂與自由面上裂隙貫通，再由爆生氣體的氣楔作用而剝離巖石，預(yù)防懸頂、推墻事故發(fā)生，提高爆破效果[3]。

利用應(yīng)力集中性質(zhì)對切割巷設(shè)計參數(shù)的進行技術(shù)優(yōu)化，孔底距從原來1.6-1.8m增大到2.2-2.5m，排間距增大到1.2-1.4m、減少孔數(shù)，在爆破試驗過程中大塊降低，炸藥單耗降低為原來的一半，不易造成推墻、懸頂、隔墻，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

通過對無底柱分段崩落采礦法在礦山的應(yīng)用，在實踐中不斷革新，根據(jù)不同地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的問題進行研究和分析，使該采礦方法在不同的區(qū)域得到更好的發(fā)揮。合理有效利用采場破碎帶應(yīng)力集中在爆破過程讓能量釋放、避免懸頂、推墻事故發(fā)生，減少廢石的提前混入，解決了礦山安全生產(chǎn)的危險問題，提升回采率，實現(xiàn)采礦成本最低化，效益最大化，安全持續(xù)化的目標[4]。