陳 功,劉子強(qiáng)，歐任澤

(1.湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司， 湖南 郴州市 423037；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

0 引 言

柿竹園多金屬礦開采對象為Ⅲ礦帶中心315 m×313 m范圍富礦段?，F(xiàn)采用平窿-斜坡道-溜井開拓。有558， 490， 380三個中段，1條由490 m通往610 m水平的斜坡道，4條由380 m中段通向490 m中段的主溜井(1#～4#主溜井)。其558 m為回風(fēng)中段，490 m為回采中段，380 m為主運(yùn)輸中段，回采中段以上設(shè)有514， 536， 586， 610四個分段，各分段間又設(shè)525， 547， 570， 603四個鑿巖腰分段。490 m中段南面，有2個通地表的出口，490中段主平硐口位于礦區(qū)南東，硐口外設(shè)有井口工業(yè)場地。

礦山最初采用分段鑿巖階段落礦有底柱階段礦房法，只采礦房，礦柱未采，490 m中段Ⅲ礦帶的315 m×313 m范圍內(nèi)，按礦房長64 m，寬20 m，礦柱寬15 m，階段高68 m，分段高11～14 m，劃分為36個礦房，加上3、4盤區(qū)向北擴(kuò)的2個礦房共38個。至今，已采36個礦房，回采高度為514分段～558中段，490中段做底部結(jié)構(gòu)出礦，558中段-610中段對應(yīng)礦房遺留有大量礦柱沒有回采，為了回采此部分礦體，進(jìn)行了高階段頂柱回采工藝研究。

1 回采方案選擇

558～610段礦體回采有2種方案可選：一是布置階段采場，采用階段礦房法回采此段礦體；二是將此段礦體作為頂柱進(jìn)行回采。2種方案進(jìn)行比較,選擇方案2進(jìn)行回采，方案2將此段礦體按490～558段對應(yīng)礦塊劃分出間柱及頂柱(礦房)，頂柱用潛孔鉆布置水平扇形深孔，一次性進(jìn)行大爆破連續(xù)回采，回采高度為整個頂柱厚度52 m。與方案1相比優(yōu)點(diǎn)有：采切工程量小，回采效率高，不需要在490～558段采場頂板作業(yè)，安全得到保證，不留底柱降低損失率。

1.1 采切工程布置

由于礦山一直采用階段礦房法采礦，區(qū)內(nèi)中段、分段、底部結(jié)構(gòu)均已形成，4個分段及558， 490兩個中段與斜坡道相通，4個腰分段通過天井與各分段及中段相連通。底柱位于490中段，高14 m，底部結(jié)構(gòu)為鏟運(yùn)機(jī)出礦的塹溝底部結(jié)構(gòu)。

為充分利用現(xiàn)有工程和設(shè)施，本工藝?yán)矛F(xiàn)有中段、分段和底柱布置采準(zhǔn)切割工程。出礦利用原礦房底部結(jié)構(gòu)，礦柱內(nèi)不再布置底部結(jié)構(gòu)。出礦方式采用鏟運(yùn)機(jī)出礦。

該工藝的采切工程主要有盤間礦柱內(nèi)的腰分段聯(lián)絡(luò)平巷、房間礦柱內(nèi)的鑿巖聯(lián)絡(luò)道及鑿巖平巷、為回采頂柱的分段鑿巖天井及鑿巖硐室、586分段平巷以及各進(jìn)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道、610分段回風(fēng)道(兼作強(qiáng)制放頂區(qū)的鑿巖爆破)及有關(guān)硐室工程等。558 m水平以上礦體和490中段間柱同時進(jìn)行采準(zhǔn)工作。558 m水平以上頂柱礦體回采采用似水平深孔落礦時，鑿巖硐室于鑿巖天井間每上下相隔5 m布置于整條鑿巖天井中，人員、設(shè)備在間柱鑿巖硐室內(nèi)作業(yè)。

圖1 采切工程布置剖面圖

1.2 鑿巖布孔

鑿巖布孔采用BQ100型潛孔鉆機(jī)鉆鑿似水平扇形中深孔(見圖2、圖3)，布孔參數(shù)為：孔底距3.2～3.6 m、排距2.5 m,最小抵抗線2.5 m,每個硐室的第一排孔傾角≤5°，最后一排孔傾角≤45°；每個硐室布孔排數(shù)不超過5排。

1.3 回采爆破

由于礦柱是階段礦房法回采礦房后留下來用于支撐采空區(qū)頂板的。它經(jīng)歷了爆破損害和應(yīng)力重新分布的過程，且兩面臨空，在長時間的開采擾動中，出現(xiàn)了新節(jié)理裂隙，有不同程度的片幫垮塌和變形。因而其鑿巖爆破條件與礦房不同，與礦房回采相比，有以下特點(diǎn)：

(1) 礦房回采后，受礦房爆破的影響，礦柱兩側(cè)已產(chǎn)生大量微裂紋，由于礦柱在空場中暴露時間長，在應(yīng)力變化和集中下產(chǎn)生裂紋、裂隙。而裂紋、裂隙在爆破能量傳播過程中有泄能和阻斷作用，使爆破能量在兩側(cè)臨空面處利用率降低，能量分布不均勻。對礦柱爆破不利，使礦柱爆破更易產(chǎn)生大塊。

(2) 礦柱兩側(cè)為臨空面，為充分利用這些臨空區(qū)作爆破自由面，炮孔排面須平行于礦柱長度方向，爆破方向盡量與自由面垂直。這可降低礦石大塊產(chǎn)出率，還可降低回采成本、降低爆破地震效應(yīng)，保護(hù)采場和底部結(jié)構(gòu)。

(3) 除開始回采的礦柱外，在隨后的礦柱回采中，其中一側(cè)已有崩落礦石，這一側(cè)可利用擠壓爆破技術(shù)降低大塊產(chǎn)出率。

據(jù)此，必須進(jìn)行爆破技術(shù)試驗(yàn)，確定合理的鑿巖孔徑、孔底距、排距、裝藥結(jié)構(gòu)等鑿巖爆破參數(shù)和爆破工藝以及合理的起爆方式和起爆順序，為在生產(chǎn)中取得良好的爆破效果創(chuàng)造條件。

圖2 炮孔布置

圖3 炮孔布置

一個礦房所屬的礦柱，包括房間柱和盤間柱及其對應(yīng)的頂柱(即房間柱和盤間柱上部塊段品位WO3≥0.35%的礦段)的礦量約48萬t。其中房間柱(不含底柱)礦量約15.5萬t，盤間柱(不含底柱)礦量約8.5萬t，頂柱約24萬t。在礦房已采未充的條件下，爆破也是一項(xiàng)技術(shù)難度大、要求高的工作[1-2]。為此，本工藝依照長沙礦山研究院《多金屬礦床連續(xù)開采方案的研究》考慮如下4種爆破方案：

(1) 一個房柱連頂柱帶相應(yīng)盤柱，一次微差爆破落礦。這種方案可控制崩落礦巖的堆積效果，出礦的貧化損失易控制，爆破效率高，但一次爆破礦量約48萬t，一次爆破炸藥量約260～312 t，爆破規(guī)模大。

(2) 一個房柱連頂柱帶相應(yīng)的盤間礦柱，分3～4次微差爆破。即將一個房柱連頂柱沿礦柱長度方向分為2～3段，每段長度21～32 m，每段進(jìn)行一次微差爆破。由于縮小了一次爆破量，技術(shù)要求和施工組織較簡單，較易控制。但分次爆破的崩落礦石堆積時上部品位較低的礦石與下部品位較高的礦石互相參雜，使出礦時損失貧化難以控制。貧化損失較高。

(3) 先崩落490～558房間礦柱，再崩落相應(yīng)盤柱和558以上頂柱。該方案也縮小了一次爆破量，技術(shù)和管理較簡單。由于從下向上順序爆破，礦石也順序堆積，不會有上部品位較低礦石參雜到下部品位較高礦石中，因而出礦貧化損失好控制；但回采558以上礦體時，因下部礦柱已爆破，而礦石又無法堆滿空區(qū)，造成在空區(qū)上面作業(yè)，回采安全性差。須用下向孔配合回采，類似于VCR法采礦。

(4) 先崩落558以上礦體，再崩落490～558房柱和盤柱。該法也減小了一次爆破量，但490～558房柱和盤柱高品位礦石，覆蓋于558以上較低品位礦石之上，貧化損失較大。該方案頂柱可采用水平扇形中深孔分次爆破，也可以采用上向扇形中深孔分次爆破。它可以將爆破規(guī)?？刂圃谳^小范圍，但爆破次數(shù)多，占用工作面的時間長。

上述4種爆破方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如若在技術(shù)上有突破，取得地下800 t級大爆破的經(jīng)驗(yàn)[5]，采用(1)方案為最佳。其次可采用(4)方案。本工藝按(1)方案設(shè)計一次性微差爆破崩落整個558～610段頂柱。

2 討 論

該采礦工藝流程復(fù)雜，采準(zhǔn)工程布置量較小，一次回采礦石量大，爆破裝藥量大，雷管段別數(shù)量多(達(dá)30多段)，雷管排布復(fù)雜，爆破施工難度大、時間長，柿竹園公司經(jīng)過多次大爆破作業(yè)施工，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)形成了一套完善的大爆破施工組織方案，保證了該頂柱回采工藝采礦爆破成功實(shí)施[1-2,5]。

3 結(jié) 論

高階段礦柱連續(xù)回采工藝的成功實(shí)施，有效解決了柿竹園礦多金屬礦區(qū)大量間柱及頂柱的回采利用問題，延續(xù)了礦山壽命，降低了礦石回采成本，值得在類似礦山推廣應(yīng)用。如許多礦山存在礦石民采現(xiàn)象，民采技術(shù)及設(shè)備力量有限，其采礦方法多為全面空場采礦，回采高度一般低于20 m，20 m以上的礦石則作為頂柱不能進(jìn)行回采利用，造成資源浪費(fèi)和礦石損失，若采用該頂柱回采工藝可有效解決高頂柱(頂柱高度10～50 m)的礦石回采問題。