有底柱分段崩落法在8#矿体无轨开采中的应用

郑 位

（云南锡业控股有限责任公司，云南 红河 661000）

有底柱分段崩落法主要适用于产状、形态变化不大和不含或少含夹石的矿体，是原松树脚锡矿常用的采矿方法，2013年云锡大屯锡矿地质部门提供了8#矿体新增资料，2014年经矿部审核通过了《大马芦深部无规开拓设计》，全面迎来氧化矿无轨变革，此次设计的8#矿体共计有地质矿量849500吨，品位1.261%，金属10715吨，占大马芦深部资源近1/3的比重，在严格执行国家相关部门颁布的矿山设计的有关规程、规范和标准，遵循“三同时”的原则的基础上，充分利用矿山现有的生产系统，达到安全、高效、低贫损、低成本无轨开采，此次设计对大马芦未来生产的持续发展具有重大影响。

1 矿体特征及开采技术条件

矿石类型为褐色、褐红色土状氧化矿，以赤铁矿、褐铁矿为主，无结块性和自燃性，围岩为灰色、浅灰色细晶大理岩，局部节理发育，致围岩破碎。矿体有用组分均为锡石，矿体含锡品位变化不均匀，变化较大，围岩矿物主要有方解石和白云石。8#矿体为缓倾斜氧化矿，似层状、多层状、叠瓦状的产出，南西走向北东，向北东侧伏，走向延伸近200m，向北西倾斜，倾角3°～30°，矿体平均厚度10m～13m，矿体赋存标高：1415m～1520m。

2 开拓部分

2.1 开拓现状

1360中段中央三大料仓已投入正常使用，但由于运量巨大，三大料仓基本只能满足高峰山的生产需求，所以此次设计只能独立考虑溜井及转运系统。马吃水1360至1420中段主斜坡道还未投入施工，已列入重点施工计划，待工程抵达43、44线即可进行本次设计的施工。

2.2 开拓工程设计

接马吃水主斜坡道，在一号断裂上盘施工主斜坡道工程，由于矿体走向延伸超200m，且矿体形态两个剖面变化很大，所以沿马吃水43、44线各自施工主斜坡道，命名为北部主斜坡道、南部主斜坡道。主斜坡道近似螺旋形上升，分多层穿过断裂，通达矿体。

溜井系统布置在南北斜坡道的中间，紧临斜坡道主回风井，用联络道与南北斜坡道联接，井脚直通1360中段有轨运输系统，矿石可直接运往大屯锡矿矿物加工中心。

主斜坡道回风井布置在南北斜坡道的中间，紧临主溜井，用联络道与南北斜坡道联接，端部通1540中段；采场端部回风井布置在矿体外芦塘坝断裂下盘，有回风联道与三大采区联系。如图1。

3 采矿方法选择及确定

3.1 采矿方法的选择

由于开采范围内地面允许陷落，矿石、围岩中等稳固，倾角变化3°～30°，厚度由薄到厚，在不同采区矿体的产状、形态有较大差异，经技术经济比较后，初步确定选用“切顶护顶空场法”、“有底柱分段崩落法”进行回采。

3.2 采矿方法经济技术分析比较及结论

表1 采矿方法经济技术分析比较

8#矿体由于呈多层叠瓦状产出，在切顶护顶空场法和有底柱分段崩落法之间进行选择，两者的生产能力差不多，如果选用切顶护顶空场法，就局部矿体厚大位置来说，在十几米高的空区下作业是否安全，这是最大的问题，由于回采后暴露面积过大，势必要对采场划分矿房矿柱，并且实施充填，但是石渣来源在此区域也是一大问题。虽然有底柱分段崩落法贫化大，但是一坑熟练掌握此方法，且就目前的生产经营形式来说是安全、方便、可靠和适用的。最后采用有底柱分段崩落采矿法。

4 采场及采切工程布置

4.1 采区划分及回采顺序

8#矿体走向延伸超200m，且矿体形态两个剖面变化很大，靠近43线可沿矿体倾斜方向布置采场，而靠近44线由于矿体倾角超20度，矿体局部超30度，则只能沿矿体走向布置，所以，以43、44线之间以南北间柱为界，划分南北采区。同一水平上，按照矿体的赋存条件，总体来说由南往北，由东向西退采。南北二区根据当期的产量需求，可进行同时回采，区域内也可以使用步距控制，下一个采场（矿房）滞后上一采场（矿房）1-2个步距，区域内垂直方向上，就44线来说，上部矿体的回采必须超前下部矿体至少两个以上的矿房。最后回采南北间柱，可一次崩落。

4.2 采切工程布置及其参数确定

北采区：北部主斜坡道工程到达顶层以后，首先施工切顶巷道对矿体进行升级，如果升级出来矿体与前期提供的资料类似或者一致，则整体工程与图件一致，分作切顶层、中间层以及拉底层，最下面就是出矿巷道，所有分层全部沿剖面方向布置。分层高度15m左右，底柱4.5m至6m，矿房宽19m，长为矿体沿剖面方向的倾斜长，出矿进路与出矿巷道成45度夹角，南北进路交错布置，进路间距14m。出矿巷道及凿岩拉低巷道端部联通，最后与回风巷道联通。

南采区：南部主斜坡道工程到达顶层以后，依旧施工切顶巷道对矿体进行升级，如果升级出来矿体与前期提供的资料类似或者一致，则整体工程与图件一致，

沿矿体走向施工主体工程，由上往下依次是拉底层、出矿巷道层。矿房尺寸：宽19m，长为矿体走向长，出矿进路的布置与北采区一致，针对矿体倾角较大部位采用单边漏斗受矿。所有出矿巷道与端部回风巷道联通。如果南采区升级后矿体间夹石变小，两层矿体一次崩落。

图2 1420中段底部层平面图

图3 大马芦矿段马吃水44线剖面图

4.3 回采工作

首先采用Boomer K41X掘进凿岩台车施工大规格切平切井，掏槽时用YG-40型导轨式凿岩机施工垂直上向平行炮孔，其孔径54mm，孔深为8m，孔间距1m，呈梅花形布置，采用直径为45mm的粉状乳化炸药，人工柱状不耦合装药，延时非电毫秒管控制一次爆破崩落矿石形成最初的切割槽。

再以切割槽为自由面采用Boomer K41X掘进凿岩台车在凿岩巷道施工上向扇形炮孔进行崩矿，炮孔参数：孔深8至25m，孔径71mm，排距2m，孔底距2.3m～2.5m。采用国产装药器装粘性粒状炸药，呈阶梯式后退崩矿。崩下的矿石用ST--2D铲运机配2m³铲斗铲至采场主溜井，下放至1360中段，最后经有轨系统运往选厂。回采43线时，可以先行回采中间层的夹石以控制两层合崩的贫化。

4.4 工程量统计表 （含开拓部分）

见表2。

表2 工程量统计表

4.5 典型断面及炮孔布设图

图4 4.0m×3.8m断面“正台阶”掘进示意图

图5 3m×3m断面掘进示意图

4.6 主要技术经济指标表

表3 技术经济指标表

5 施工及安全注意事项

5.1 无轨巷道掘进强制要求

（1）无轨大断面巷道掘进，必须采取分台阶施工工艺，台阶高度不低于0.8m。

（2）设计采用锚杆或锚网支护的无轨大断面巷道，掘进支护作业必须在临时护顶支架或台车立爪下进行。

（3）无轨大断面巷道掘进，必须沿巷道方向，每间隔5m在巷道顶板中心施工一个大于2.2m的垂直上向探孔。

（4）设计必须支护的无轨大断面巷道，支护必须紧跟掘进迎头，支护距迎头不得大于1m。

（5）大断面巷道掘进时必须采用36伏110瓦以上的LED灯，确保工作面照明的亮度。

（6）无轨大断面巷道掘进作业人员佩戴的便携式气体检测仪必须正常使用，迎头处空气需经“气体检测仪”检测合格后方可进行掘进作业。

5.2 一般要求

（1）工程：无轨斜坡道施工时风水管、通讯电缆、动力电缆挂钩5m一对，挂高3m，照明线挂钩在巷道顶板中央，每隔15m～20m布置一个。施工至距贯通点15m时测量工程技术人员提前出具贯通通知单，对贯通点进行现场标记，并通知相关工区以及股室对相邻周边进行封闭，确保安全贯通，距贯通点5米时提前使用长钎施工超前探眼。

（2）检撬：施工时，保证照明的基础上，严格按要求做好“三检查、三清除”工作，执行好“三三”检查制，及时清理好浮石、浮塃、残药、瞎炮等。

（3）支护：斜坡道丁字开口位置应采用锚杆联合锚索支护，先用锚网进行支护，支护好后再使用锚索进行注浆支护。锚杆长2.5m，锚杆孔间距不大于锚杆长二分之一，孔眼布置成梅花形，锚应力不小于40千牛。锚索支护时采用6m长螺纹钢加注浆支护。常规4.0m×3.8m断面，顶板上锚杆长度不低于2.2m，间距不大于1.1m；侧帮处锚杆长度不低于1.8m，其间距不大于0.9m；工程位置处应采用锚喷支护；并保证支护后的规格符合设计要求。施工队组在施工过程中遇断裂破碎、渗水松散等应及时与有关部门联系，视实际情况决定支护型式，并提前做好支护准备（锚杆、锚网、架镶用料等）。

（4）爆破：起爆器、炸药、雷管等必须保证在视线及可控的范围之内，爆破物品等需严加看管，以防止丢失，雷管、炸药的取用需按标准建立台账。施工人员在进行放炮前，退至离迎头200m外安全位置站好岗哨，待作业面和周边所有人员撤离至安全位置后，由专人进行联线，到指定起爆点起爆。

（5）其他：本次设计采用高效无轨施工，使用的无轨高效设备较多，故在作业的过程中要小心设备伤人，设备操作人员在启动设备时，要确保设备附近安全可靠。

6 通风

（1）新鲜风流由系统风源经马吃水主斜坡道供给，掘进主斜坡道时污风由主斜坡道回风井回至1540中段。采矿作业时，新鲜风流经主斜坡道进入工作面，洗刷采场后的污风，经采场人行回风联道或者回采后的上部空区进入东部回风井，回至1540中段。所有污风由1540中段大箐西部回风井排出地表。

（2）工作面施工过程中，在通风系统形成以前工作面通风方式采用混合式通风，风机风筒及时跟进确保通风良好，压入式风筒距掘进面不超过10m，抽出风筒应滞后压入风筒5m以上，抽出风量应大于压入风量的25%～30%。

（3）施工人员在出碴前，应做好喷雾洒水工作，避免粉尘危害，打眼必须湿式作业。

7 地压管理

在南采区与北采区之间留采区间柱，控制整个采场暴露面积，保证生产作业的安全。掘进及回采过程中，还可以根据采场稳固情况，采用喷锚网支护。随着回采工作的进行，采场顶板一般均会自行冒落，无须进行专门处理，为了预防顶板大面积冒落产生的冲击波伤人和设备，出矿完毕的进路及时进行封闭，在采场回采结束后及时采取措施（毛石混凝土，栏板）对通往采场各通口进行封闭，以防人员进入。

8 损失贫化管理

（1）严格按照设计施工炮孔，防止顶板围岩混入，造成贫化，不断改善和提高深孔爆破质量，合理确定爆破顺序及爆破参数，降低矿石贫化损失率。

（2）加强现场监督取样以及废石隔离工作，采场结束前要认真清理残矿。

（3）质量管理人员收集整理好现场第一手资料，及时准确地标定爆破堆的矿岩界线，并随采剥工作的推进，发现矿岩界线有变化时，应及时修改所设标志。

（4）认真贯彻“厚薄、大小、贫富、难易”矿体兼采的技术政策。对采场零星小矿包、残矿、粉矿特别是高品位富矿加强其回收工作，减少资源损失。

9 结语

有底柱分段崩落法在8#矿体无轨开采中的应用是崩落法在大屯锡矿无轨区域一次新的尝试，此次结合深部开采实际的采矿工艺的探索、采掘参数的设置，为后续同类型矿体的开采树立了标杆，开创了先河。不断地收集整理现场原始数据，形成企业乃至行业规范，后续9#、10#矿体的开采虽然埋藏更深、更远，有了开采参照，进一步处理好水的问题、应力集中问题，才能不断释放产能，奠定矿山可持续发展的坚实基础。