崩落回采技术在富家矿低品位边翼矿体中的应用

冷述智

摘要：富家矿翼部4勘探线—12勘探线矿体为较破碎的急倾斜中厚矿体，针对其无法形成大规模开采、品位低等特点，结合矿山开采现状，经论证选用小分段中深孔崩落与自然冒落相结合的崩落回采技术进行回采。详细介绍了采准切割工程布置、回采工艺及崩落技术要点等，并就回采过程出现的问题进行探索，给出了合理的解决措施。工程应用表明：根据不同矿体赋存条件，采用灵活多变的崩落回采工艺，共回收矿石39 460 t，产值达3 680.2万元，经济效益显著。

关键词：中深孔;边翼矿体;低品位;自然冒落;崩落回采技术

中图分类号：TD853.2文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2021）12-0046-03doi：10.11792/hj20211210

吉林中泽昊融集团有限公司富家矿（下称“富家矿”）1989年由露天开采转入地下开采，转入地下开采以来， 4勘探线—5-7勘探线130～154 m主矿体一直采用下向胶结充填采矿法回采，已转入80 m中段楔形三角矿柱回采。目前，主矿体回采已接近结束，但两翼8勘探线—4勘探线及5-7勘探线—7-9勘探线矿体，由于矿体狭窄，品位低，采用下向胶结充填采矿法回采时，采准工程量大、采矿成本高、无经济效益。为了实现贫富兼采，同时又保证经济效益，最终选用小分段崩落采矿法进行回采。在生产过程中放矿截止出矿镍品位控制在0.2 %，回采的矿石与主矿体进行合理配矿，取得了良好的效果。但是，根据4勘探线—12勘探线矿体赋存条件及生产现状，采用小分段崩落采矿法回采时，经济效益不明显，因此需对采矿方法进行优化，以达到安全高效回采的目的。

1 工程背景

富家矿主矿体采用下向胶结充填采矿法回采接近结束。4勘探线—10-12勘探线北翼矿体呈条形规则变化，走向长175 m 左右，深50 m，平均厚6～8 m;矿体赋存规整，倾角70°，下盘围岩完整，上盘围岩稳固;镍平均品位0.5 %。4勘探线—8勘探线矿体走向长100 m左右，平均厚8～10 m，岩性为蚀变辉岩，部分橄榄岩、辉长岩节理发育，围岩基本为片麻岩，普氏硬度系数为8～10;矿体倾角73°以上，镍平均品位为0.5 %以上，橄榄岩镍品位达到5 %。8勘探线—12勘探线矿体厚3～6 m，平均厚4 m左右，矿石主要是蝕变辉岩，普氏硬度系数为3～4，围岩为超基性岩质片麻岩，矿体在局部地段有硫化物团块，且镍品位较高，为3 %～4 %。矿体整体镍平均品位较低，为0.3 %。

边翼矿体位于露天大坑北翼边帮处。由于矿山主矿体处于减产期，矿山保有矿量不足，矿山到了全面回收保有矿量的最佳时间段，也是此矿体回采的最佳时间段，可配合主矿体同时回采。由于边翼矿体无法形成大规模开采的条件，且品位低，矿体沿走向分布，矿体狭长，采用下向胶结充填采矿法回采，无法形成充填系统，且无经济效益;若采用其他采矿方法，无法利用矿山原有的开拓、采准工程和探矿工程，需增加大量的采准工程，增加开采成本投入。因此，选取最优的采矿方法可以保证此段边翼矿体在安全、经济的前提下得到充分回收。

2 崩落回采技术

富家矿针对边翼矿体开采技术条件，为解决回采过程中存在的问题，根据4勘探线—12勘探线矿体不同的赋存条件，采用灵活多变的崩落回采技术方案进行回采，取得了较好的经济效益。

2.1 采场结构参数及采准切割工程布置

分段高6～8 m，沿脉布置回采进路，分段之间通过斜坡道连接，每分段根据矿体的实际厚度布置1～2条回采进路，分段之间进路采取交错布置，1条进路靠近下盘布置。溜井布置在脉外与斜坡道连通，进路与斜坡道连通。采用1 m3电动铲运机出矿。采场工程量及参数见表1。

2.2 回采顺序

采矿过程采用下向回采的形式，回采顺序为：第一分层进路联络道—进路施工—切割井施工—中深孔施工—中深孔爆破—出矿。

3 崩落技术工程应用

3.1 4勘探线—8勘探线矿体

根据4勘探线—8勘探线矿体赋存条件，采用中深孔爆破（见图1），孔深为12～15 m，采用90型凿岩机钻凿中深孔。通过试验总结及借鉴同类矿山的经验[1-2]确定了以下爆破参数，并取得了理想的效果。

1）最小抵抗线（炮孔排距）。根据矿体的产状和矿石性质，中深孔爆破最小抵抗线为1.5～2.0 m，一般按W/d=30（W为最小抵抗线，d为孔径）计算最小抵抗线。经计算，W=1.8 m。为了使矿石破碎均匀，确定最小抵抗线时应与最优崩矿步距相配合，扇形炮孔采用两排交错布置，适当减小最小抵抗线，加大孔底距，以确保爆破能均匀分布。爆破作用时间延长，从而改善爆破效果。因此，最小抵抗线取1.2 m。

2）崩矿步距。崩矿步距直接影响矿石的损失贫化指标，对其参数的确定依据矿石的不同性质和实践中的摸索。因此，崩矿步距取1.7 m。

3）炮孔密集系数。目前，在无底柱分段崩落采矿法典型方案中，炮孔密集系数一般取1。通过试验总结，采取大炮孔密集系数（1.3～2.0）的布置方式。因此，炮孔密集系数取1.5。

4）孔底距。在使m=a/W（a为孔底距，m为炮孔密集系数）基本不变的情况下采用减小最小抵抗线，增大孔底距的炮孔布置方法，即增大炮孔密集系数，从而充分利用爆破能量，使矿石在脱离母岩前得到充分破碎，获得良好的爆破效果。经计算，孔底距取1.8 m。

5）炮孔角度。①炮孔扇面倾角。依据实际的可操作性和安全性确定炮孔扇面倾角为前倾布置，倾角为70°～85°。②扇形炮孔的边孔角。根据凿岩设备能力及放矿要求，边孔角设计为50°～70°。

6）装药系数的理论计算。经计算，每米炮孔装药量为2.2 kg/m，崩矿量为298.2 t。参照同类矿山炸药单耗为0.5 kg/m，一排炮孔需炸药量为149 kg，装药长度为66 m，则装药系数为82.2 %。

3.2 8勘探线—12勘探线矿体

由于8勘探线—12勘探线矿体赋存条件发生了变化，爆破方法及参数也随之改变。8勘探线—12勘探线的矿体采用中深孔与浅孔爆破相结合的方法（见图2），并且根据试验和现场实际情况调整每排的排面傾角和步距，解决了狭长矿体采用崩落技术易产生大面积悬顶的问题，同时也解决了倾角小、存窿矿量不易放矿的难题。

中深孔爆破的凿岩布孔方式：最小抵抗线1.2 m，孔底距1.8 m，炮孔边孔角68°～90°，15个炮孔，炮孔延长142 m。

通过以上2种不同的中深孔布孔方式，解决了矿体狭长且矿石性质不同易产生悬顶，施工完的炮孔被爆破孔破坏，炸药单耗过高等问题，并在实际生产应用中取得了很好的效果。

3.3 崩落技术要点

3.3.1 中深孔爆破悬顶

1）延长采空区空置时间。130 m中段9勘探线采场在回采5-7勘探线—7-9勘探线翼部矿体时，试用小分段崩落采矿法回采第一分层。第一分层标高148 m小分段崩落，设计进路间距8 m，分段高度6 m。此段矿体地处露天大坑边帮处，标高154 m上部矿体已被私营矿山开采。当回采1#、5#、11#进路时，崩落高度为4～5 m后，出现悬顶，矿石无法冒落。分别停止出矿，使其空置一段时间。3条进路大约空置7～15 d后分别产生大量冒落。随着时间的延长，采空区内悬顶的矿石表面应力发生变化，形成弱面，矿石将自然冒落。此外，采空区内顶板岩石冒落时间的长短与顶板渗水量也有一定关系，渗水量越大，自然冒落越快。

2）扩大采空区，增大采空区内顶板面积。130 m中段9勘探线采场小分段崩落回采至第二分层1#进路时，再次出现悬顶。暂停施工，悬顶15～20 d后，无任何冒落迹象。与1#进路间隔3 m，施工2#进路至1#进路采空区位置崩落顶板，与1#进路采空区连通后，扩大了采空区内顶板暴露面积。1#、2# 2条进路采空区同时发生冒落。故采空区内顶板的暴露面积越大，采空区越易发生冒落。增大采空区顶板的暴露面积，是产生采空区冒落的一种有效方法[3-4]。

3）改变中深孔爆破参数。对悬顶7～10 d 仍无法自然冒落的进路悬顶，采取改变中深孔爆破参数的方式解决。凿岩爆破参数选取：最小抵抗线1.2 m，孔底距1.8 m，排面角60°，炮孔边孔角50°～90°，炮孔延长19 m，5个炮孔。中深孔崩落处理悬顶方案见图3。

3.3.2 问题探索

1）在分段巷道内凿岩时，每凿岩一排炮孔，就爆破一排，达不到多排同凿分排爆破。炮孔爆破后对于孔后岩石的破坏距离，理论上，普氏硬度系数为8的岩石中，炮孔破坏半径为2.23 m，仍需在实践中继续探索，逐步达到多排凿岩，分次爆破。

2）每凿岩一排炮孔，即进行一次人工实地测量，设计者需在冒落区边部进行测量，危险性高。设计者每一次进行实地测量时需加强安全教育。

3）由于此段岩性的限制，凿岩用水量大，矿石泥化大，对铲运机行走出矿影响大，因此在凿岩时采用潜水泵排水，减少了巷道泥化，有利于铲运机安全运行。

3.4 应用效果

对4勘探线—12勘探线翼部矿体采用崩落回采技术回采，崩落矿体为12 m，中深孔崩落12 m高矿体后，形成60 m3的采空区。炸药爆破效应将产生矿体的持续冒落，由于采空区极小，依靠岩石松散系数变大直至采空区冒落严实。回采以来，共回收矿石39 460 t，镍金属量248.6 t，可回收镍金属量187.77 t，产值为3 680.2万元。

4 结 语

中深孔崩落回采技术是一种低采矿成本、安全性高的回采技术，在国内外有着较为广泛的应用。

根据不同矿体赋存条件，采用灵活多变的崩落回采工艺，尤其是“采、崩、充”的有机结合，是有限矿产资源合理利用的最有效技术途径之一。针对富家矿130 m中段边翼部较破碎低品位矿体存在矿体狭窄、无法形成规模开采的现状，提出了采用小分段中深孔崩落与自然冒落相结合的崩落回采技术进行回采。通过实践总结出适应该边翼矿体回采的技术方案，取得了较好的效果。随着富家矿矿产资源逐渐减少，主矿体回采接近结束，灵活多变的崩落回采技术将逐步取代其他采矿技术。

[参 考 文 献]

[1] 金开玥.中深孔爆破一次成井技术在锦丰金矿的应用[J].黄金，2018，39（3）：36-39.

[2] 李传迎，李明珠.中深孔爆破在排山楼金矿的应用[J].黄金，2017，38（6）：33-36.

[3] 兰启城.自然崩落采矿法创新技术设计及应用[J].黄金，2018，39（7）：49-53.

[4] 郭海龙，杨平.夜长坪钼矿自然崩落采矿法设计实践[J].黄金，2015，36（6）：33-37.

Application of caving mining technology in the low-grade

ore body at the wings of Fujia Mine

Leng Shuzhi

（Jilin Zhongze Haorong Group Co.，Ltd.）

Abstract：The ore bodies at 4th exploration line-12th exploration line at the wings of Fujia Mine are relatively fragmented steeply inclined medium-thick ore bodies，which can not be mined in large scale and are low-grade.Based on the characteristics and current status of mining，the caving mining technology that combines caving and block caving was chosen through discussion.The paper in detail introduced the layout of mining preparation cutting project，mining processes and the key points of caving technology，while the problems taking place in mining are explored as well as their solutions.Engineering application shows that flexible caving mining processes are used according to the occurrence conditions of copper bodies，and 39 460 t ores have been mined，creating 36.802 million yuan profits，which are significant economic benefits.

Keywords：medium-long hole;ore body at the wing;low-grade;block caving;caving mining technology