自然崩落法在厚大破碎矿体中的应用

王 东

（北方铜业股份有限公司，山西 运城 043700）

对于矿产资源的开采过程来说，最常用的一种方法就是自然崩落法。通过对该种方法的实践和应用研究，能够发现自然崩落法在实际的工作过程中，借助其操作的优越性和便捷性来提升矿产资源的回收率和利用率。本文从自然崩落法的基本工作原理研究，结合项目的应用来探索自然崩落法厚大破碎矿体中的实践。

1 相关概念内涵解析

1.1 自然崩落法

所谓的自然崩落法指的是在拉底空间的基础上，有效依靠矿体自身的软弱结构面，在矿体或者其他物体本身的自重应力和次生构造应力的作用下，使得相关矿产资源的开采工程能够进一步发展失稳崩落，然后可以借助底部放矿使得上层的、含有矿产资源的岩石逐渐崩落，直至上一个阶段或者直接崩透地表的一个物理作用工作流程[1]。

1.2 自然崩落法的优势探索

通过对大量文献的综述和相关实践经验的总结，能够有效总结出自然崩落法的实际应用优势，第一点就是自然崩落法的生产能力大，能够在大型机械和爆破设施的作用下对所要进行矿产资源开采的矿体做出大规模的崩落，增加了开采矿产资源的总量，总体的生产能力相对于其他开采手法来说具有明显的优势。第二点就是开采成本的低价，自然崩落法是唯一一种能够与露天采矿所获得的经济效益相媲美的采矿方法，少量的工作人员、较为先进的科学生产技术都使得自然崩落法在我国的矿产资源开采过程中获得了大多数企业和施工单位的青睐。

1.3 矿体条件

首先要保证矿体资源的丰富性是足够的，等待开采的矿体还需要具有较大的体量和规模，才能够将自然崩落法的优势彻底体现出来。其次就是在前期地质勘测的阶段，要对开采样本中含有的软弱结构面、矿体内夹石含量的多少进行研究和估算。一旦软弱结构面、矿体内夹石含量较高的话，就使得在自然崩落法实际的应用过程中，爆破产生的崩块会形成或大或小的块度，尤其不利于后期矿产资源的提取，对于崩落之后在放矿过程中是否具有实际工作的意义也会产生较为严重更多影响。最后是在自然崩落法的应用过程中，是允许地表在一定的范围内产生塌陷的，只要不会超过地表承载能力的临界值，就可以投入到实际的工程工作当中去[2]。

2 厚大破碎矿体可崩性的分析

首先是利用RQD评价矿体的可崩性。RQD指的就是岩石质量指标，这就需要对需要检测的矿体进行样本取样，利用金刚石钻孔机在待开采的矿体上随意选择一个控制点，获取长度大于100毫米，直径控制在5厘米以内的样本。再根据由美国克拉依麦克斯金属公司经营的矿山所制订的一种矿石可崩性指数对样本的可崩性进行分级研究，“1”表示矿体的可崩性好，“10”表示矿体的可崩性较差。通过对大量数据分析能够明显发现，该铜矿的矿体质量较好、可以使用自然崩落法进行开采[3]。

其次是利用岩体自重应力场评价矿体的可崩性进行分析，通过对矿块底部进行拉底来改变岩体的应力状态来加速对岩体造成一定的破坏，这样就会产生一部分自重应力，将这部分自重应力利用物理学的原理进行分解，分解成为平行力和垂直力，分别计算其对于矿体本身产生的作用，是否达到其最大临界值。如果小于最大临界值，则证明自然崩落法的应用是具有一定保障性的。

3 采矿工程的步骤

3.1 采矿方案的确定

为了保障对厚大破碎矿体的实行自然崩落法应用的稳定性，就需要充分保障开采场地的面积是足够大的，承载能力是足够强的，相关的矿产资源维护和运输过程是具有保障的。根据矿体的空间赋存状态、厚度、走向长度及矿岩可崩性分析，确定4#E矿体的采矿方法为自然崩落法，采用电动铲运机出矿，开采范围4153穿+ 15m —4157+15m，平均采高约为50m。

由于4#E矿体倾角较小、底盘三角矿量较大且品位较高，为尽可能多的回收底盘三角矿量，故将4#E矿体划分为554m主层和584m副层进行开采。主层出矿层标高为554m水平，布置4条穿脉出矿道，出矿设备为5.6m³电动铲运机；副层出矿道标高为584m水平，沿脉布置2条出矿道，出矿设备为3m³电动铲运机。4#E矿体东扩区域可采矿量为205万t，采矿品位0.474%，金属量9717t，拉底面积15300m²。

3.2 采准工程布置

530m运输水平：4155穿作为4#E矿体运输穿脉；554m出矿水平：布置4个出矿道；584出矿水平：布置2个出矿道；564m、594m拉底水平：巷道断面2.9m×2.9m，拉底工程布置在桃形体两侧，双拉底道，间距15m；设计扇形上向中深孔，中深孔凿岩设备为DB-210中深孔凿岩台车。

3.3 回采顺序及落矿方式

（1）回采顺序，4#E矿体东扩工程与4#主矿体相邻，且4#主矿体东部区域已进行拉底爆破，故4#E矿体总的回采顺序是：由西向东，由底盘向顶盘。

（2）因双拉底道拉底工艺在桃形矿柱上部夹制性较大，易出现“岩墙”现象，为防止“岩墙”的发生对回采设计进行优化，并采取了以下预防措施：一是以桃形矿柱两侧拉底道作为一个爆破单元；二是增大桃形矿柱上部的拉底高度，拉底高度由3m增大至4m；三是中深孔实施现打现放，确保拉底爆破质量。这些措施均有效的减小了地压造成的危害。

（3）落矿方式，切割拉槽为自拉槽挤压爆破，拉底道为向采空区逐次挤压爆破。

4 结语

由于我国经历了社会主义现代化进程的促进，工业化水平的有效促进使得我国各个行业的发展呈现出一派蒸蒸日上的趋势，尤其是市政基础工程的建设，大量矿产资源的开采为其工作做出了一定的保障。这主要是由于我国对于厚大破碎矿体的开采方法进行了改革创新，在传统的自然崩落法应用基础上，有效结合科学技术的发展和对以往实际工作经验的总结进行研究，通过优化拉底机构和落矿方式提升了整个厚大破碎矿体的开采工程进度，意义重大。