束状深孔大量崩落技术在残矿回采中的应用

王湖鑫，孙忠铭，刘建东，郭利杰

（北京矿冶研究总院，北京100070）

1 束状深孔爆破技术概况和基本原理

束状深孔爆破的基本概念是［1］：由数个间距为3～8倍孔径的密集平行深孔组成一束孔，束孔（直径d）装药同时起爆，对周围岩体的作用视同一个更大直径（等效直径D）炮孔的装药爆破作用。

与单孔爆破不同，束孔爆破形成的共同应力场应力波具有一定的厚度，应力波峰值作用于岩石的时间更长、冲量更大、有效作用范围更广，因此，其爆破效果更好。

残矿回采中，应尽量避免对残留矿柱的扰动，防止进一步恶化其回采条件，所采用的技术方案应具有快速、高效、集中作业的特点。大多数情况下，有条件地采用大直径深孔的不同布孔方案和爆破方法大量崩落残矿，可以在安全、效率、资源回收方面取得良好效果。

2 可可塔勒铅锌矿7＃矿体残矿回采

7＃矿体3～7线是各矿体中厚大、品位高、矿量比较集中的矿段，该矿段基本呈筒状急倾斜，平均厚度24m，最大厚度80m。在启动改扩建工程以前，在864m以上各中段已进行了凌乱无序地开采，形成大量大小不一的不规则空区，基本分布于7～13线863～1 200m标高。据探查，域内空区共50个，总体积50.1×104m3。残矿以不同形态和不同尺度的矿柱嵌含其中，总计剩余矿柱矿量500万t左右（如图1）。经现场观察和模拟分析研究，矿柱群基本处于稳定状态。

由于7＃矿体3～7线范围864m以上的残矿基本是被大小形状不一的空区分割开的不连续矿柱，无法采用常规的采矿方法进行回收。从安全、资源回收、地压控制、效率和效益的综合效果看，如何在极其复杂、凌乱的条件下将残矿划分为较大单元，通过合理的技术设计，采用在工程实施方面有较强实用性和灵活性的爆破技术和高效率配套设备，进行残矿的大量有序崩落和集中放矿，是7＃矿体残矿回采方案选择的一个比较准确的技术思路。

图1 可可塔勒铅锌矿采空区分布示意图Fig.1 Mined－out zones of Keketale Pb－Zn Mine

结合空区分布情况，将3～7线残矿在垂直方向上自上至下划分为1 085m以上、1 085～1 006m、1 006～864m三个单元，矿量分别为197.2万t、130.7万t和122.1万t。根据各单元大尺寸矿柱安全隔离条件和空区分布情况，将残矿化分为爆区，以原有空区为补偿空间，采用束状大直径深孔变抵抗线进行残矿大量分区崩落，在出矿水平布置大面积受矿漏斗，沿漏斗周围形成多个出矿进路，实现大漏斗多向进路出矿。

1 085m以上单元共划分为四个爆区，凿岩水平分别设于2 000m、1 164m和1 180m。采用CT－150潜孔钻机打下向束状深孔，孔径150mm，最大孔深46m，每束孔由4～8个炮孔组成，抵抗线6～9m，依据补偿空间和松动放矿情况，各爆区依次顺序爆破。

依据相同的技术思路，对1 085～1 006m、1 006～864m单元进行了回采设计，1 085～1 006m单元分为三个爆区，1 006～864m单元分为两个爆区。各回采单元均采用大面积受矿的大漏斗多向进路出矿，局部（矿体端部或边缘部分）补掘了少量堑沟进路。进路出矿采用CY－3型3.1m3铲运机。预计两台铲运机同时作业，将使7＃矿体残矿回采达到1 500t／d生产能力。

3 赤峰国维矿束状孔强制与诱导崩落回采残矿

赤峰国维矿主要开采对象为1＃、2＃矿体，其控制长度300m，呈弯曲脉状，矿体厚度10～30m，倾角70°。矿山采用斜井开拓，采用浅孔留矿法采矿，阶段高40m。采矿深度到第4中段，垂直深度160m。由于装备条件的限制和技术应用不合理，通常只能回采15～16m高度，各中段都有20m左右残留矿石，形成大量的“半截采场”。

部分空区对应地表已经出现裂缝，局部产生塌陷，存在很大的安全隐患。因此，急需对这些空区进行处理，同时尽可能回收残留矿石。由于采场间柱只有4m，岩层不稳定，不能实施天井等采矿工程，无法按常规方法进行回采。如何回采各中段的大量半截采场和间柱是该矿面临的主要难题［2］。

经研究决定，先对1、2中段2＃矿体空区进行处理。为了保障作业安全性，确保作业效率和生产能力，并保证资源回收，选择束状孔强制崩落与诱导自然崩落结合［3］的采矿技术。即采用束状深孔一次性崩落2中段的半截采场和矿柱，解除矿柱系统的支撑作用，诱导裂隙发育破坏严重的1中段半截采场和矿柱的全面积自然崩落，使空区贯通地表，释放应力，解除地压隐患。

本文评析了母语磨蚀研究中关于磨蚀发生机制的各种假说，讨论了影响母语磨蚀的各种因素。这些假说基于不同的理论，从不同的角度试图解释母语磨蚀的发生机制，虽然具有一定的解释力，但都存在这样或那样的问题。语言磨蚀是一个长期的、复杂的过程，受到各种内外部因素的影响和制约，只有通过大量的有效的实证研究，我们才能更好地弄清语言磨蚀的起因、过程及发生模式，才能提炼出语言磨蚀的理论模型，并有效地防止语言磨蚀的发生与发展，促进语言系统的习得与保持。

2＃矿体采区宽30～40m、长80m。850m水平以上原有巷道和矿柱破坏严重，已无法布置工程，故将凿岩巷道布置在840m水平，采用斜坡道与850m水平工程联通。

采区共布置10条凿岩巷道，在凿岩巷道钻凿下向束状深孔，每束炮孔由8个炮孔组成，共布置31束，炮孔直径Φ110mm，束状孔的孔间距0.7m，束间距与排间距同为7.5～8m（图2、图3），凿岩设备为SKZ－120潜孔钻机。

图2 采场剖面图Fig.2 Profile map of stope

图3 采场起爆顺序Fig.3 Blasting sequence of stope

起爆顺序：总体顺序由东至西。先起爆较浅的16＃、20＃、21＃束孔，以其为自由面侧向崩落其它束孔。

采用非电雷管起爆网路。为了保护临近的斜井，降低采场东边孔的同段起爆药量，每一段只起爆一束炮孔，共分18段起爆，单段最大药量3t，为采场西端的17段。在关键位置建立3道阻波墙，以防止空气冲击波带来的危害。

爆破材料：非电雷管116发，导爆索8 200m。爆破控制矿量5.2万t，总药量19t，炸药单耗0.36kg／t。

爆破后，设计区域完全崩落，块度适中，840m以上半截采场与间柱全部诱导跟随崩落并贯通至地表，邻近保护的斜井未受到破坏。成功地处理了地压隐患并回收了残矿资源，取得理想的效果。

4 铜坑矿细脉带矿体残矿回采

铜坑矿细脉带采区560m以上形成了一个由大量不规则矿柱群支撑的大面积火区不稳定工程结构系统，地压活动频繁，存在诸多安全隐患［4］。

残留矿柱群不仅积压了大量的资源，也是火区的火源，同时存在严重的地压隐患。经研究，决定采用以束状深孔为主、局部辅以中深孔和小硐室一次起爆的区域整体崩落采矿法处理隐患区域，回收残矿资源。大12＃、大14＃采场上部650m以上为火区崩落岩体，东部为大16＃采场自然垮塌崩落体，西部采场矿柱尚属稳定。大12＃、大14＃采场设为治理方案的第一爆区，是细脉带采区火区与地压隐患治理的关键部位。爆破崩落面积为6 500m2。

由于635m水平矿岩相对完整，把束状深孔凿岩巷道布置于该水平。底部结构采用堑沟出矿，布置在560m水平。第一爆区共布置束状孔31束，每束孔由3～9个直径165mm的炮孔组成。根据爆破矿岩的不规则性和阻抗匹配，束状孔布置成方形、矩形、三角形、线形等不同形式。束孔的孔间距825mm，束间距5～12m，最大孔深61m，总孔深7 575m。

635m水平以下局部束状阶段深孔无法控制的矿体在分段凿岩巷道采用中深孔爆破。为了避免采用上向中深孔受高温区影响，在635～650m水平的隔火矿柱与顶底板交界处布置小硐室，进行隔火层的切割崩落（图4）。

图4 第一爆区炮孔布置图Fig.4 Blasting holes distribution in the first blasting area

爆破崩落矿量77万t，总装药量达150t。爆破后，基本消除了铜坑矿细脉带的空区，爆区范围内从560m水平至地表形成连续崩落体，从根本上消除了该区域地压灾害隐患，并为火区最终治理创造了条件，同时回收了残矿资源。

5 结论

1）在上部形成大尺寸连续矿柱支撑的巷道式凿岩硐室结构，创造安全作业环境。

2）作业地点集中在凿岩水平和出矿水平，便于管理和通风条件改善。

3）充分利用已有空区作为补偿空间，一次性整体爆破，爆破效率高。一般采用铲运机出矿，有多个出矿进路可同时供矿，保证了采场大量连续供矿。

4）通过组成束孔的大孔个数以及装药结构调整，适应不规则空区抵抗线，保证爆破效果。

实践表明，束状深孔大量崩落技术是残矿回采的有效技术手段。

［1］ 孙忠铭，陈 何，王湖鑫.束状孔等效直径当量球形药包大量落矿采矿技术［C］／／采矿科学技术前沿论坛论文集，2006：4－6.

［2］ 王湖鑫，陈 何，吴志安，等.赤峰国维矿多空区复杂条件下残矿资源回采技术研究［J］.中国矿业，2011，20（3）：69－71.

［3］ 张世超，周科平，胡建华，等.顶板诱导崩落技术及其在大厂铜坑92号矿体的应用［J］.中南大学学报：自然科学版，2008，39（3）：429－434.

［4］ 孙忠铭，张友宝，陈 何.铜坑矿火区下不规则矿柱群集束孔大参数整体崩落［J］.有色金属（矿山部分），2007，59（4）：5－8.