阶段矿房法在大吉山矿区的成功应用

袁 宁

（江西大吉山钨业有限公司，江西 全南 341801）

0 引言

大吉山矿区是含钨石英脉大脉型黑钨矿床，矿床自南向北赋存有三条矿带组，分别称之为南组、中组和北组。矿田面积达1.47km2，属赣南钨矿生产规模最大的矿山。该矿区1958年10月1日开始正规的机械化开采，采取平窿—竖井—溜井的联合开拓方式，阶段高50m，采矿方法主要有浅眼留矿法、阶段矿房法等［1］。

阶段矿房法主要在矿区南组的西翼和中组的东翼厚脉带矿体中应用，通过长期生产实践与探索，取得了明显的效果。目前是大吉山矿区主要的采矿方法之一，为矿山的生产起到了重要作用。

1 地质条件概况

矿床属于内生矿床岩浆期后的氧化高温热液裂隙充填—钨锰铁矿—石英矿系大脉或大脉带矿床。赋存于寒武系变质岩系中，位于南岭东西向复杂构造带中段的中部，在区域性北东向褶皱的复合部位。

矿床内有工业价值的独立大脉和细脉共81条，单脉厚度0.1～3m，平均0.4m，矿脉带走向285～300°，倾向东北，倾角70～80°，赋存标高960～200m，平均走向长1150m，宽1600m，沿倾斜延伸525m，脉石的平均品位1.654％。矿脉在水平呈密集平行的矿脉群，长300～950m，由南至北呈三带赋存，即南组、中组和北组矿带，距离约150m。

南组矿脉宽、品位高、矿量大，但矿带内构造相对发育，矿岩条件相对较差；北组矿带矿脉的间距相对较大、脉幅小，构造发育程度低、矿岩条件好；中组矿带介于南北组矿带之间，与南组略有相似。各组矿带之矿脉有中间厚大，两端分支尖小。矿脉在垂直方向上，呈现中间大，上下两端变小，总体上有东高西低，底边近水平的不等边三角形状。

围岩为变质砂岩、砂质板岩、闪长岩和花岗岩，主要有砂板岩、闪长岩，矿岩硬度系数f=8～14，矿岩的接触比较明显，较易分离，矿岩总体上属稳固和中等稳固。矿区属于岩层坚硬、水文地质条件简单的矿床。

2 阶段矿房法应用简介

2.1 采矿方法结构及构成要素

根据矿体厚度，采取沿矿脉带走向或垂直矿体走向布置矿块，一般沿矿脉带走向布置。矿块又划分为矿房与间柱，矿房留有顶柱和底柱。矿房长度25～50m，矿房宽度10～25m，中段高度50～58m，间柱宽度7～14m，底柱厚度7～8m，顶柱厚6～9m，装矿机道间距6～8m，采场结构布置详见图1。

2.2 采切工程布置

2.2.1 采准工程

主要包括采准平巷、采准天井（人行设备通风）、凿岩硐室和出矿底部结构等。

采准平巷：断面规格为2.2m×2.4m，分脉内和脉外两种布置方式。矿房上、下盘有探矿沿脉坑道者，设计采取脉内布方式；脉外布置方式无探矿坑道者，一般在下盘掘进脉外采准平巷，以靠近采区上、下盘围岩内为宜，并在间柱内开掘穿脉横巷与其连通，形成采区运输系统。

图1 阶段矿房法结构布置图

采准天井：断面规格为1.4m×2.6m，布置在矿房两侧的间柱内，采用对角式或下盘对称布置，为人行设备通道和通风作用。

凿岩硐室：规格为3.2m×3.2m×3.5m，自采准天井向矿房侧掘进，分垂直扇形侧通崩矿的凿岩平巷，或水平扇形向下崩矿的凿岩硐室，垂直崩矿分层高度为10～15m，水平扇形向下崩矿分层高度为6～8m，是凿岩爆破施工的作业空间。

采场底部结构：采用平底矿装机道出矿底部结构。在矿块上盘或下盘的脉外运输平巷内布置装矿机道，装矿机道必须揭露矿体，并与运输平巷成“丁”字形。装矿机道断面规格为2.4m×2.6m，长度为7～10m，间距为7～9m。

2.2.2 采场切割

也称之拉底，通常分两步进行。第一步，在采场两端布置人行通风天井，利用“丁”字形装矿机道沿采场走向多头展开拉底，将各装矿机道和采场两端的人行通风天井拉通，形成拉底坑道，利用拉底坑道来控制采场上盘或下盘的矿体边界线，利用“丁”字形装矿机道出矿，以浅眼留矿法方式，沿矿房全长向上采至设计高度，形成2～4m宽的切割槽，切割槽高度一般为25～30m。第二步是在采准平巷中布置拉底天井，在天井中分层布置凿岩巷道，在凿岩巷道中布置垂直扇形深孔，利用切割槽为自由面，向切割槽侧面崩矿，爆破形成拉底空间。拉底天井高度15～20m，分层高度7～10m，凿岩巷道断面3.5m×3.5m。

2.3 回采工艺

采场回采工艺主要有凿岩、装药爆破、采场通风、采场出矿和采场空区处理等。

（1）凿岩：使用BA-100型潜孔钻机凿岩，钎头直径100～130mm，炮孔长5～25m。凿岩在凿岩巷道或硐室内进行。炮孔排列有水平扇形、倾斜扇形、垂直扇形和束状炮孔，炮孔直径100～130mm，药包直径85mm；最小抵抗线一般为3m，孔底距一般为最小抵抗线的0.95～1.3倍。矿房和矿柱炮孔采取一次凿完。

（2）爆破：采取分次爆破，即先矿房，后矿柱的崩矿方式。矿房根据补偿空间和生产的实际情况进行分次崩矿，房采爆破次数一般分2次完成，补偿空间系数20％～30％。矿房采完后接着回采矿柱，间柱、顶柱和底柱同时爆破，采用雷管分段控制，先崩间柱、其次崩顶柱、后崩底柱的起爆顺序进行。炮孔装药采用人工装柱状药包，装药系数为75％～85％。起爆采取三路起爆方式，即一个炮孔装两个非电毫秒雷管起爆药包和一根导爆索起爆药包。爆破网路为：硐室内的同段炮孔用导爆索相连，硐室之间的爆破网路采用导爆管串联，天井之间的爆破网路采用导爆管并联，最后用长延时导爆管雷管，用击发器一次击发起爆。

（3）采场通风：采取自然通风与机械通风相结合的方式。采切工程施工中，一般采取局扇机械通风，深孔凿岩时，采用自然通风方式；回采大爆破后，采取局扇和主扇等机械通风。新风由下中段运输平巷进入采场，洗清采掘工作面后，污风由采准天井或采空区排至上中段回风巷。

（4）采场出矿：采场崩落的矿石下落到采场底部，并溜入到采场底部的装矿机道内。使用装矿机在装矿机道直接将矿石装入停放在运输平巷的矿车上。

（5）采空区处理：利用围岩自然崩落或上部中段的废石进行充填处理，一般在采场出完矿后，择时进行［2］。

2.4 主要技术经济指标

主要技术经济指标：

采场生产能力t/d 200～400

矿房与矿柱矿量之比 3∶2

采矿台效t/台 90～180

装矿机装矿工班效率t/工班 20～30

采矿贫化率％ 85～90

采矿损失率％ 5～6

大块产出率％ 13～20

每米炮孔崩矿量t/m 13～18

单位炸药消耗量kg/t0.30～0.35

一次单位炸药消耗量kg/t0.23～0.25

二次单位炸药消耗量kg/t0.11～0.13

3 存在问题及其改进措施与建议

（1）炮孔施工质量难于保证，大块产出率高。使用БA-100型钻机进行深孔凿岩，炮孔一般采用水平扇形、倾斜扇形、垂直扇形和束状布置，炮眼排间距3～3.2m，孔底距3.2～3.5m，孔深一般5～25m。在硐室内凿岩施工存在问题有：一是硐室内孔口炮眼过于密集，而孔底炮眼分布过宽，导致炸药分布不均匀，大块产出率较高；二是炮眼深度在超过10m时，炮眼施工的方位和倾角容易偏离设计值，炮眼施工的合格率低。建议在凿岩硐室施工时，尽可能保证各边帮的平整，便于炮孔开钻定位，此外，在设计炮孔时，孔深控制在15m以内，炮孔施工应保持机架的稳定。

（2）采场残留部分矿石。阶段矿房法采取平底出矿，采场的底部装矿机道之间脊部，以及矿房因覆盖岩下放矿椭球体以外的边角将不可避免会残留部分矿石。通过生产实践总结一些经验：对于采场底部为平底结构，可在原出矿道之间新掘装矿进路进入采区矿房边界内，并在新掘的装矿进路恰当的位置施工引矿口，由引矿口向上凿深孔爆破引矿。

（3）大爆破生产施工、组织相对复杂。原采用秒差电雷管、毫秒微差电雷管的起爆系统，该系统爆破网路复杂繁琐，受井下杂散电流的影响，存在一定的安全隐患。目前采取导爆管—非电毫秒雷管的起爆系统，采用长延时导爆管雷管，用DBG-2型导爆管击发器一次击发起爆。该系统爆破网路的连接操作简单，既防电，又防水，克服了电雷管起爆系统的不足，爆破方法安全可靠。但目前的装药方式仍采用人工柱状药包装药方式，劳动强度大，容易卡炮棍，造成炮眼报废而影响爆破效果，建议采用装药器装粉状炸药。

（4）崩矿爆破对周边破坏大。采场崩矿一次爆破的炸药量大，一般在1～15t左右，爆破产生强烈的冲击波和地震波，对采场周边将可能造成一定的破坏，严重还可能引发地压活动。主要措施有：一是尽可能地减少一次爆破炸药量；二是合理设计爆破雷管段数，避免产生共震；三是避免多个采场同时回采爆破；四是回采爆破时，保持采场及采场周边各通道的畅通。

（5）尽量采取沿走向布置矿块。其理由主要有，一是垂直走向布置矿块难于控制矿块的上、下盘矿脉边界线，易造成上、下盘边界线的矿脉挂帮和损失；二是垂直走向布置矿块间柱规格过宽，间柱两边充满矿房爆破后的矿石，爆破时受挤压，自由空间小，爆破效果较差。三是沿走向布置矿块，是以浅眼留矿法方式抽采上盘或下盘矿脉，可控制好矿块的上盘或下盘矿脉边界线，按爆破设计要求形成爆破自由空间，达到较好的爆破效果。

4 结语

大吉山矿区自1959年采用阶段矿房法进行回采宽脉带矿体以来，采出的矿量占据了矿山总量的30％～50％，取得了较好的效果，已成为了大吉山矿区的主要采矿方法之一。多年的生产实践表明，该采矿方法在矿岩稳固的宽脉带的回采是一成功的方法，具有生产能力大、资源利用率高和生产施工安全主要优点，但也存在大块产出率高和二次爆破量大等不足之处有待于改进解决。该采矿方法对于矿岩稳固的中厚大矿体具有较强的推广价值。

［1］袁 宁.低中段在大吉山矿区南组东翼开采的成功应用［J］.中国钨业，2009，24（6）：14-16.

［2］周崇仁.矿柱回采与空区处理［M］.北京：冶金工业出版社，1989.