底盘漏斗中深孔崩落法回收冒落盘区矿体的实践

张夫华，黄小红，陈 琼

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南省 冷水江市 417502)

1 概 述

锡矿山南矿有着110多年的历史，现开采深度达600 m，采用上盘竖井与斜井联合开拓法。1970年代，由于受开采技术条件和地压的影响，浅部有相当部分采场发生了冒落或塌陷，造成一定数量的回采盘区残留有大量的矿石未回采出来。为了充分回收矿产资源，减少矿产资源流失，提高矿山经济效益，该矿拟对冒落盘区矿体采用新型采矿方法和工艺予以回收。

拟回收的冒落区位于锡矿山南矿七中段29-35穿，原设计用普通房柱法分层开采，矿房宽10～12 m，矿柱4 m×4 m，本区域于1971年开始采矿。在一分层采矿完毕进行出矿作业时，因空区体积过大、采场顶板暴露面积过大、时间过长而导致采场顶板应力分布过于集中,造成采场整体冒落，致使二分层矿体及连续的房间矿柱基本垮塌，冒落区达1000 m2，冒落矿体约4万t，垮塌矿体约2万t，还有3万t左右的矿体未冒落。

为了有效控制该区域地压活动，并防止因此而引起的地压迈延，1970年代，对南矿所有的采空冒落区进行了集中充填处理，在地表针对此区域施工了两个钻孔，用尾砂进行了充填。考虑到此区域矿体富集，品位较高，1990年代初，对此区域进行了现场勘察调查，设计采用底盘漏斗留矿法进行回采，当时施工了45、47、49、51四条耙矿道，从每条耙矿道向冒落区底板开凿了出矿漏斗，但由于尾砂、泥浆水与矿石的混合作用，放矿很不顺利，又因冒落区的安全威胁很大，人员无法进入采空区，所以，当时放弃了直接从耙矿道放矿的作业方式。后又重新考虑从上部中段回采冒落区未冒落矿体，此法虽然在安全施工上有一定的效果，但掘进与支护工作量大，且生产效率低，从经济上与技术方案上又予以否定。

目前，该区域上下中段的主要运输巷道基本完好，47与49耙矿道保存较为完整，只有局部松石，没有发生较大的变形，出矿漏斗保存尚好；45、51耙矿道因受尾砂下溜的影响，已采用砖墙进行封闭。与冒落区相邻的43及45采空区已封闭充填。耙矿道已与上部中段横风巷连通，冒落区的通风情况良好。

2 地质概况和采场开采技术条件

本区位于炭山界背斜稍偏西，地表相应位置为原大澡堂南面。该区段地质构造复杂，区内主断裂为F75，破碎带宽度8～10 m，极不稳固，且分支断裂较发育，对矿体起控制和破坏作用，主断裂与分支断裂的断裂面多为片状泥质物，受应力或地压影响，岩体易沿断裂面产生滑动。

本区域矿体主要分布在D3S2-17与D3X硅化灰岩中，矿体走向NE10°，向NW倾斜，倾角20°～40°，为中厚及厚大矿体，厚度8～25 m，平均品位4%，位于F1上盘的D3X层矿体，其顶板为极不稳固破碎层，小断裂发育，极易冒落，矿体底板为灰岩或硅化灰岩。本区靠近河床，因而地下水多，滴水大。

原设计用普通房柱法进行分层回采，矿房宽10～12 m，矿柱宽4 m，采空区暴露面积较大，约1000 m2。当矿石全部出空后顶板的压力相当大。

3 采矿方法

3.1 采矿方法选择

根据冒落区的基本情况及开采技术条件，本着“安全可靠、技术可行、经济合理”的基本原则，拟采用底盘漏斗中深孔落矿的崩落采矿法回采落盘区矿石。

冒落区矿体走向长60 m，倾向宽40 m，采场回采高度视矿体冒落情况而定，但不超过20 m。

在七中段平巷开凿两条运输巷道与沿脉平巷连通形成中段环形运输系统，修复原47、49耙矿道并刷大，对耙矿道全断面支护，维护或重新掘进冒落区横风巷并与上部中段沟通。从七中段向九中段采空区掘进废石运输平巷，建立中段废石系统，落盘区废石不出窿。

3.2 回采工艺

(1) 凿岩。采用潜孔钻向上钻凿Ф110 mm的扇形中深孔，钻孔时需接着跟入Ф108 mm的套管护孔，在钻孔到位后，再下入Ф90 mm的PVC管，用拔管机拔出套管，就可实施爆破作业。扇形中深孔的孔底距视现场条件、冒落矿体形态变化而定，为2～2.8 m。钻孔深度一般穿透冒落矿体，并控制在20 m以下，一般为6～18 m。炮孔排距2 m，排面角90°，炮孔密集系数1.2～1.6，每排孔数7～13个，每米炮孔崩矿量5.5 t/m。

(2) 装药爆破。采用粉状炸药，用压气装药器装药，炸药只能置于冒落矿体内，为保护底部桃形矿柱，矿柱内的炮孔段只能填塞炮泥等堵塞材料，装药系数30%-60%，采用导爆管雷管微差爆破，中深孔爆破有关指标见表1。

表1 中深孔爆破技术指标

(3) 爆破顺序。由于冒落区已无法进入切割形成自由面，因此要先爆破形成一定的补偿空间再进行深孔爆破。冒落区靠近七中段出矿溜井位置已放出一定数量的矿石和尾砂，具有一定的空间，可采取从外向内预先爆破1～2排，待放出矿石形成补偿空间以后，再进行逐排爆破。

(4) 矿石运搬。爆破后的矿石自采场溜入耙矿道或平巷凿装道。各耙矿道内配置30 kW电耙将放出的矿石耙入耙矿道漏斗，进入平巷装矿；在平巷漏斗口安装振动放矿机，在平巷用机车牵引矿车经七中段平巷环形运输，至竖井提升系统，经竖井提升至地面。

(5) 采场顶板管理。人员不进入采空区，仅对凿装道、耙矿道、出矿漏斗及运输通道等在爆破后进行松石处理，确认安全后再进入下一个作业循环。

3.3 通风与采空区处理

新鲜风流均从七中段平巷经漏斗通过耙矿道、上部横风巷、进入上中段平巷，由西翼风井将污风抽出地表。

冒落区矿石全部出完后，再对采空区进行充填处理。利用南矿浅部充填站进行充填，充填管路从南极窿进入，至五中段西平巷，再进入专用充填道。

3.4 主要安全措施

(1) 严格遵守各项安全技术规程，确保施工质量与安全。

(2) 尽管南矿井下水文地质简单，但冒落区长期未进行作业，上部中段的地下水不可避免的部分进入冒落区，为保证作业安全，冒落区施工前需详细查勘附近水文情况，并采取措施阻断地下水流。

(3) 修整47、49耙矿道时，考虑到顶板距冒落区的安全高度，采取破底不扩顶。

4 结 语

在冒落区回采过程中，从采准前期的运道清扫、安全支护、运输系统的形成到凿岩爆破、出矿及空区处理，总的回采方案取得了成功。但在凿岩与装药爆破过程中还存在有3个方面的问题，一是套管跟进后有时拔不出来，造成炮孔要重新钻进；二是遇到破碎岩体时，深孔钻杆偏斜很难钻进；三是装药回弹率难以控制，浪费较大。这些问题有待在今后的生产实践中加以改进，进一步提高凿岩爆破效率。底盘漏斗中深孔一次性爆破的尝试对今后进一步扩大残矿的安全高效回收提供了经验。

参考文献：

[1]吴爱祥，韩 斌，古德生.我国地下金属矿山连续开采技术研究的发展[J].有色矿山，2002(10).

[2]江军生，张世超，周科平.连续采矿顶板诱导崩落综合技术的研究与应用[J].有色金属(矿山部分)，2007(05).

[3]解世俊.现代地下采矿工艺技术的发展和未来采矿工艺技术改革的预测[J].有色矿冶，1994(05).

[4]郭政海.无底柱分采分出回采残矿的探讨[J].新疆有色金属，2005(02).

[5]王 洋.井下落盘区地压成因及残矿回采方法探讨[J].采矿技术，2014(01).

[6]祝禄发.人工壁柱房柱法采场地压的发展及控制[J].金属矿山，1994(12)：26￣29.