深孔落矿阶段空场嗣后充填法矿柱回采工艺

何 磊，马维清，李军峰，王清河

（中国华冶科工集团有限公司，北京 101760）

某铁矿矿体厚度平均约90m，矿房高度均为60 m，平均品位TFe30%，矿体倾角34°～55°，原生磁铁矿f = 8 ～10，坚硬致密，矿体完整，矿体质量中等，工程地质条件中等。采场垂直矿体走向布置，矿块划分为一个矿房和一个矿柱，矿块长度为矿体厚，矿房、矿柱宽度均是15m，矿块高度为60m，底部结构即拉底空间高15m，大规模落矿高度 45m。回采时先采矿房，经过一段时间的回采，首采中段矿房已回采完毕，进入矿柱回采阶段。矿柱回采时，其两侧矿房已经回采、充填结束。因为矿柱两侧的矿房采空区已经使用尾砂胶结充填，由于回采矿房过程中边帮有垮塌现象，造成充填体大量侵入矿柱，致使阶段矿房嗣后充填采矿法应用于矿柱回采时爆破落矿实施难度加大，另外底部需在充填体内布置出矿进路也是需要解决的关键难题[1，2]。

1 矿柱回采的采切工程布置

1.1 出矿水平采准切割施工

矿柱回采主要有出矿进路、切割巷及切割天井施工，受矿巷和出矿巷利用原有矿房出矿巷，根据受矿巷、出矿巷所揭露的矿体形态布置出矿进路、切割巷，最后进行切割天井的施工[3]。切割巷应布置于矿房中心偏下盘位置，方便中孔爆破施工。切割井超出中孔拉底高度500mm以上，确保中孔拉槽高度，从而保证中孔拉底效果。

出矿进路布置尽量避开原矿房回采时的出矿进路，以减少进路在充填体内的长度。出矿进路单侧布置，应根据现场实际情况在受矿巷内均匀布置，以便最大限度出矿，降低矿石损失。部分出矿进路在充填体内掘进，应在每掘进循环后即时支护，出矿水平采准工程布置如图1所示，出矿进路支护方式见图2。通过强化支护确保充填体稳定的同时保证施工作业人员的安全，同时保证铲运机顺利出矿。

图1 底部采准、切割布置图

图2 充填体内出矿进路支护形式

1.2 凿岩水平采切施工

上部回采爆破水平采切施工主要有下盘联巷、凿岩硐室、上盘联巷的施工，采切施工中，可以根据相邻矿房揭露的矿岩情况适当调整。下盘联巷依据相邻矿房揭露的矿岩情况布置，直接从原矿房下盘联巷内开口，可以缩短采切时间。凿岩水平凿岩硐室布置两侧预留1.5m矿壁，保护充填体不受后续爆破影响。矿柱凿岩硐室掘进断面为12m×3.6m矩形断面。上盘联巷及时上盘回风巷贯通，形成回风系统。上盘联巷掘进断面为3.5m×3.5m三心拱断面。在凿岩硐室施工过程中应注意，因矿房回采个别不规则处见充填体时适当调整凿岩硐室间柱布置。

2 中深孔施工及拉底爆破

下部采准工程结束后即可进行中深孔施工，采用YGZ90型导轨回转凿岩机，钻凿上向65mm扇形炮孔。炮孔排距1.6m，扇形面积124.89㎡，单排炮孔总长度97.6m。中深孔施工结束后可进行中深孔拉底爆破，单次爆破排数以6~8排为宜。爆破过程中适量出矿，满足下次爆破空间即可。中深孔布置参数见图3。

排位布置上应根据矿体上下盘倾角合理布置。上盘位置一般从矿岩界回撤2~4排，减少矿石贫化。下盘位置一般过矿岩界2~4排，减少下盘坡面堆矿量。拉底爆破出矿出至出矿进路顶板位置即停，如此既可保证爆破空间，又可确保底部结构不受爆破冲击破坏。

3 采场回采工艺

3.1 深孔爆破回采

3.1.1 炮孔布置

上部采切工程和中深孔拉底结束后可进行深孔施工，采用T-150型潜孔钻机钻凿下向165mm垂直深孔。深孔布置参数为：排距3m、孔距3m/2.5m、边孔排距1.5m。深孔布置如图3所示。

图3 阶段矿柱深孔布置示意

3.1.2 炮孔施工工艺

采场采准准备完成以后，由测量技术人员根据设计对采场顶板进行放线定位，并用红色油漆标定孔位。大孔钻机移动至孔位正下方，大孔操作工利用坡度规对中心杆进行校正，通过液压撑杆进行上下加压固定，施工过程中时常对钻杆角度进行测量观测，如发现偏斜及时调整角度，炮孔施工完成以后，及时提杆，下放孔口套管，以防止孔口破碎或废石落入。

3.1.3 爆破回采

回采爆破是采矿的重要环节，其主要内容有掏槽、扩槽、破顶、侧崩等。掏槽和扩槽是为深孔爆破创造自由空间，破顶和侧崩则开始规模回采矿石。爆破的主要工序为：清孔→装药→联线→起爆。

清孔工作一般在爆破前一天完成，主要内容有清理炮孔内积水、清除孔口导向筒、测量炮孔深度等工作。孔内积水和孔口导向筒影响装药，必须将其清理干净。

装药工作当班进行，掏槽时采用连续不耦合装药结构，其余均为间隔不耦合装药结构，但周边孔和正常孔装药结构不同，如图4所示。堵孔采用河沙或矿粉堵塞，孔底堵塞长度大于1.5m，孔口堵塞长度为2m～3m；装药结构采用多层球状药包空气间隔装药，分层装药量为25kg~36kg，层间空气间隔使用长度1.2m竹筒；边排孔超前，呈一字形起爆；段间微差间隔25ms~50ms。

图4 深孔装药示意图

联线工作在当班最后进行，待检验爆破线路畅通无误并拉闸后开始联线。一般采用“V”型联线法，即使用毫秒导爆管雷管控制起爆顺序。

3.2 集中出矿

矿房回采完毕后开始集中出矿，短期内将矿房存矿迅速清理干净，及时封闭并充填。集中出矿可以有效防止充填体垮塌以及爆破冲击对出矿进路的破坏。扇形深孔爆破出矿不超过出矿进路眉线，深孔爆破出矿不超过单次爆破崩矿量的40%。

4 结语

对于应用深孔落矿阶段空场嗣后充填采矿法的矿山，在矿房回采结束后，矿柱回采工艺有诸多区别于矿房回采的环节。

（1）矿柱回采出矿水平采准工程布置出矿进路采取单进路布置方式，穿穿充填体出矿进路的支护方式采取钢拱架+网喷联合支护。

（2）凿岩水平凿岩硐室布置两侧预留1.5m矿壁，保护充填体不受后续爆破影响。在凿岩硐室施工过程中应注意，因矿房回采个别不规则处见充填体时适当调整凿岩硐室间柱布置。

（3）矿柱回采大量爆破落矿时，尤其要注意周边孔的爆破。周边孔装药结构采用多层球状药包空气间隔装药，分层装药量为25kg~36kg，层间空气间隔使用长度1.2m竹筒，边排孔超前，呈一字形起爆。