潜孔钻机在柿竹园矿矿柱回采中的应用

陈国辉

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南郴州市 423037)

0 引言

柿竹园多金属矿井下300 m×300 m采区范围内遗留矿柱的回采一直采用YGZ90钻机凿岩。随着开采的进行和采空区规模的增大，地压导致临近空区的矿柱破坏严重。对于前期没有进行凿岩的矿柱，人员已无法进入矿柱中的凿岩巷内作业;对于已经进行过凿岩作业的矿柱，矿柱的破坏导致炮孔变形或人员根本无法进入，进而导致无法进行装药爆破。由此导致前期采准工程的浪费及采场爆破大块率升高等问题，因此，有必要研究出一种新的回采工艺来取代上述YGZ90钻机凿岩的回采模式。经矿山技术人员近一年来的探索研究，成功的将大直径潜孔钻机运用到群空区条件下矿柱回采的凿岩，并总结出一套成熟的回采工艺。该工艺具有作业安全、成本低、效率高及劳动强度低等优点，为类似矿柱的回采提供了一种新的思路和方法。

1 矿山概况

柿竹园多金属矿属于特大矽卡岩型矿床，整个矿体呈透镜状产出，赋存标高385～640 m。矿山水文地质条件简单，且地表允许塌陷。

矿山前期开采的矿体分布在井下300 m×300 m的范围内，标高514～558 m。采区内划分为4个盘区，由P1～P55条南北平巷切割而成，东西向由C1～C10巷垂直切割成36个矿块。每个矿块长75 m，宽35 m，其中矿房长64 m，宽20 m，房间矿柱长64 m，宽15 m，盘间矿柱长35 m，宽15 m［1-3］。房柱回采时在垂直方向上划分为514，525，536，547四个分段。一步骤矿房(占60%矿量)已全部回采完毕，余下矿体(占40%矿量)以矿柱的形式存在。该部分矿柱的回采为本文主要研究对象。

2 矿柱回采凿岩工艺介绍

一直以来，514～558分段矿柱回采均采用YGZ90钻机凿岩。随着连续开采的进行，井下空区规模日益扩大，矿柱承受的地应力也越来越大。受此影响，矿柱剥离日益严重，安全形势严峻，YGZ90钻机凿岩回采矿柱的工艺越来越不能适应实际生产的要求［4-5］。经分析论证，该类矿柱回采采用大直径潜孔钻机凿岩能有效克服YGZ90钻凿岩工艺的不足。

2.1 YGZ90钻机凿岩工艺

YGZ90钻机主要用于钻凿垂直扇形孔或垂直孔。炮孔排距1.2 m，孔底距2.2 ～2.6 m，房间矿柱内的凿岩巷规格为2.7 m×2.7 m，巷道布置如图1所示，单排炮孔布置如图2所示。

图1 YGZ90钻机凿岩采准工程布置示意

2.2 潜孔钻凿岩工艺

潜孔钻机用于钻凿垂直扇形孔。炮孔排距2.4 m，孔底距3.2～3.6 m，房间矿柱内的凿岩巷规格为3.0 m×2.7 m，巷道布置如图3所示，单排炮孔布置如图4所示。

3 两种工艺比较分析

图2 YGZ90钻机凿岩单排炮孔布置示意

上述两种凿岩方案的主要优缺点对比见表1，从中可以看出，采用潜孔钻机凿岩，无需进入矿柱中凿岩作业，作业安全能得到很好的保障;采准掘进工程量小，效率高，成本低。

根据各材料的报价，可以得出不同凿岩方式下的单位采矿成本，如表2所示。从表2中可以看出，采用潜孔钻机凿岩方式回采矿柱能显著降低单位采矿成本，经济效益显著。

4 结论

目前，潜孔钻凿岩回采矿柱的工艺已在柿竹园多金属采推广使用，并在2011年井下821 t特大爆破、350t回采大爆破及165t井下破裂矿柱的回采爆破中均得到运用，并取得良好的爆破效果，累计为公司直接节约掘进成本162万元，采矿单位成本也在逐年下降。通过上述比较分析可得出以下结论:

表1 两种凿岩方案优劣对比

表2 主要经济指标对比

图3 潜孔钻机凿岩采准工程布置示意

图4 潜孔钻机凿岩单排炮孔布置示意

(1)采用潜孔钻凿岩回采矿柱，无论是前期的采准掘进，还是后期的回采爆破施工，作业人员都只需在较为安全的盘间柱边上作业，无需进入较为破碎的房间柱内作业，对井下的安全生产、安全管理都起到积极的作用;

(2)运用潜孔钻凿岩回采矿柱，钻孔直径径大，炮孔的微小变形不会影响其装药爆破，同时也不会因矿柱破坏而造成前期采准工程报废的现象;

(3)采用潜孔钻凿岩回采矿柱时，单位采矿成本较原工艺得到显著降低，同时采场生产效率得到提升，能显著改善企业的经济效益。

［1］谢世俊.金属矿床地下开采［M］.北京:冶金工业出版社，2007.

［2］李爱兵，李庶林，陈际经，等.柿竹园金属矿床开采方案确定的数值模拟研究［J］.岩土力学，2014，25(S):463 －467.

［3］长沙有色冶金设计研究院.湖南郴县柿竹园多金属矿床初步设计说明书［R］，长沙:长沙有色冶金设计院有限公司，1977.

［4］曹华锋.分层矿柱回采及天井采矿的爆破工程实践［J］.采矿技术，10(1):77 －78.

［5］袁节平，宋嘉栋，欧任泽.地下中深孔大规模爆破的研究与实践［J］.矿业研究与开发，28(1):76 －80.