赖 伟，吴英杰，张大伟

（1.长沙矿山研究院， 湖南长沙 410012；2.会理铅锌股份有限公司， 四川西昌市 615104）

有底柱分段崩落法的应用研究

赖 伟1，吴英杰2，张大伟2

（1.长沙矿山研究院， 湖南长沙 410012；2.会理铅锌股份有限公司， 四川西昌市 615104）

针对四川天宝山矿两采场联合落矿，补偿空间小，且矿岩稳固性差、巷道维护困难、已爆采场大块多、卡斗悬顶多、底部机构维护工程量大等状况，应用小抵抗线大孔距自拉槽侧向挤压分段崩落法，详细介绍了其采矿工艺，效果良好。另外，采用多打孔少装药的方法有效避免了爆破后漏斗破损严重及后期维护困难等问题。

联合落矿；分段崩落法；采矿工艺；小补偿空间；支护方式

1 天宝山矿矿区概况

四川会理铅锌股份有限公司天宝山II号矿体东部矿块属于交代型铅锌矿床，矿体围岩主要是硅质白云岩、条带状白云岩、辉绿岩，围岩中等稳固，局部不稳固。矿体稳固性系数f＝8～10，矿体节理裂隙极其发育，采场渗透水较大，而辉绿岩遇水易崩解，岩体从中等稳固到不稳固。E807采场北部为垮落区，工程地质极为复杂，而且矿体老坑覆槽多，单独布置1个采场采准工程难于完成，必须借助E806采场采准工程进行施工。该矿一直采用侧向挤压分段崩落法落矿，E807为该矿体的第一个采场，虽然其北部为垮区，但是侧向挤压爆破补偿空间小，所以考虑采用自拉槽侧向挤压的爆破方法进行采场爆破落矿。

Ⅱ号矿体东西走向长285m，平均水平厚69.36 m，矿体垂直延深372m以上。矿体呈斜长条形，南西大、北东小，在F33与F30断层相交之后，矿体向下收缩较快，延至1940m左右有尖灭的可能，整体呈楔形尖灭。矿体总体走向东西，在倾向方向上产状变化较大，2064m以下产状倾向南西，倾角大于75°。E807、E806为该采区端部第一、第二个采场，E806采场地质储量为88719.75t，矿石自然安息角分别为硫化矿40°、氧化矿39°，矿岩含锌15.86%、铅3.48%、银179.07g／t，氧化率18.66%；E807采场地质储量为42771.65t，矿石自然安息角分别为硫化矿40°、氧化矿39°，矿石平均品位为锌16.02%、铅3.45%、银215.35g／t，氧化率17.0%。如图1所示，E807以北为垮落区和E809采场，以南为E805采场，上部2078m为以前的探矿巷道，工程地质条件极为复杂。

图1 Ⅱ号矿体采场分布示意

2 采矿工艺

2.1 采场结构参数

设计采用自拉槽侧向挤压爆破的漏斗式底部分段崩落法采矿。E807采场范围包含原2024m探矿工程垮塌段（垮塌范围宽约5m以上，平均长50m以上，高约50m以上），故E807采场西侧无法形成端部溜井，现利用E808、E809原有措施井作为此采场端部溜井。E807采场长为37.6m，E806采场长为49.6m。两采场宽均为13m，采高为48m；分段高度为8～12m，采用漏斗底部结构，斗间距6.0 m，电耙出矿，电耙道设计坡度为2.5%，电耙底部结构如图2所示。采场阶段运输水平标高2024m，出矿水平标高2036m。2054m水平采准工程布置如图2所示，首先在各分段沿采场边界掘进分段联道，每10～12m垂直分段联道掘进凿岩平巷，在两凿岩平巷之间的联道上方掘进切割天井，间距为10 m左右，切割天井的断面大小为6.76m2，高度为6m。

2.2 采准切割工程施工顺序

由于E807采场比较破碎，施工难度大，必须合理安排采掘工程的顺序。E807、E806采场在施工顺序按先上后下，先E806后E807的原则进行。首先，进行2064、2074m两个分层的采切工程与中深孔施工以及第一次大爆破作业，E806、E807采场电耙道的掘进支护可与2064、2074m分层同时施工，E806采场电耙道由西向东掘进施工，E807采场电耙道由东向西掘进施工，E807采场电耙道一旦揭露到垮塌区应立即停止施工。第一次大爆破后，继续进行E806、E807采场电耙道掘进支护作业，同样，若E807采场电耙道揭露到垮塌区应立即停止施工。与此同时，进行E806和E807采场2044、2054 m两个分层的采切工程施工，以及E806采场漏斗斗穿及斗井和E807采场电耙道非垮塌段漏斗斗穿及斗井施工，采切工程完成后，进行中深孔施工及第二次大爆破作业。最后，进行E807采场电耙道剩余垮塌段正巷和斗穿掘进支护工程施工。

图2 2054m水平采准工程布置示意

2064、2074m两个分层的采切工程施工从采场西头开始掘进，由E804采场措施井出渣；2044、2054m两个分层的采切工程施工可以分别从2个采场的东头和西头同时施工，由E806措施井以及采场东头E807采场措施井出渣。2个采场各分层的中间那条凿岩联道待各自分层凿岩平巷掘进完成后再决定开口位置。

2.3 采场支护

由于E807采场破碎，而且岩石中含有辉绿岩遇水会崩解，所以采场必须及时支护、防止冒顶偏帮，以免影响工程质量和中深孔的钻凿，根据现场情况分别设计采用以下方式进行支护。

（1）喷浆支护。在较稳固的地方可以只采用喷浆支护，揭露后必须马上进行喷浆支护，混凝土喷射分2次进行，巷道开挖后首先及时喷射2cm，待金属网挂好后再喷3cm将之覆盖。施工前清理浮石、清洗浮尘，一般岩石可用水清洗，对破碎性、膨胀性岩石必须用高压风清洗。

（2）锚杆支护。锚杆眼施工要求方向应尽量与岩层面或主要裂隙面垂直或者与巷道周边轮廓垂直，锚杆眼的直径、深度、间距必须符合设计要求，间距偏差不得超过±0.1m。锚杆安装前必须用压缩空气清孔。安装管缝式锚杆时，托板应紧贴岩面，接触不严实时必须用水泥砂浆填实，不得垫木材、石块等。

（3）金属网施工。挂锚杆的同时挂金属网，且金属网必须用扎丝捆扎。为施工方便，可以先将锚杆打入一定深度，然后在锚杆根部捆扎纵向钢筋，并将之压成弧形，然后按网格密度编织捆扎横向钢筋，在锚杆之间加一条纵向钢筋并捆扎。待钢筋网捆扎完成后，用风机将锚杆顶入并使钢筋网密贴岩面。

（4）混凝土支护。混凝土配合比（重量比）为水泥∶砂∶石子＝1∶1.74∶3.55，水灰比为0.55，即混凝土水泥用量为350kg／m3。运灰平板灰车容积约0.32m3，恰好为小搅拌机搅拌一次的灰量，搅拌一次应加入水泥量112kg（满算），考虑到误差，故每搅拌一灰车混凝土至少加2包水泥。本着先墙后拱的浇灌顺序，浇灌厚度300mm，钢筋网度为300 mm×200mm，拱筋为Φ12mm钢筋，拉筋为Φ8 mm钢筋，采用扎丝扎紧，斗穿采用双层钢筋。为防止出现蜂窝孔及麻面，应在钢模板上刷油，并充分振动捣实，2次浇灌的混凝土之间要喷水充分湿润，便于紧密结合。拱顶尽量不留空隙，不易接顶的部位应采取人工绞棚的办法来接顶。混凝土浇好后，必须养护不少于28d时间。

（5）钢轨超前支护。掘进中若遇岩层破碎断面，要求采用短掘短支的施工方式，一次掘进长度缩减为1m左右，若还比较容易垮塌，则一次掘进长度应缩减为0.6m，支护好后再向前掘进。如果掘进巷道一暴露就垮塌，则需采用钢轨超前支护。

2.4 回采落矿及拉底扩漏

由于采场工程地质条件复杂、岩体破碎，使得中深孔成孔或者成孔后易塌孔，所以采场分为2次爆破，先爆破上部2个分段，再爆破下部2个分段及拉底扩漏分段。

采用自拉槽小补偿空间与侧向挤压爆破的联合落矿方式，E807采场部分利用垮塌破碎区作为爆破补偿空间侧向挤压，部分采用自拉槽。E806采场主要采用自拉槽小补偿空间，并向爆后E807采场部分侧向微差挤压爆破的落矿方式。每层设计爆破补偿空间15%左右（侧向挤压空间未计算在内）。

根据矿山大块多，二次破碎成本高；拉槽质量差，造成落矿中深孔拒爆，采场悬顶事故多；装药管与孔径不匹配导致装药困难，扩漏时底部结构破坏严重等情况，采取相应措施进行解决。

（1）拉槽孔设计。拉槽质量差主要是该矿过去采用两孔拉槽，装药量不够、爆破质量不好引起的。所以本次设计采用3孔，排距为1.5m左右，孔底距为1.5m左右，炮孔总长20.5m。大大改善了拉槽质量，为落矿中深孔爆破创造了足够的补偿空间和自由面，保证了落矿质量。

（2）落矿中深孔设计。大块主要是在两孔孔底之间产生的，所以本次爆破设计采用小抵抗线、大孔底距，排间交错布置，以及相邻巷道间交错布置，从根本上解决问题。由于＞60°的90mm炮孔装药时返粉率特别高，所以设计时＞60°的采用60mm钻，钻凿70mm孔，孔底距1.7m左右。＜60°的孔采用80mm钻，钻凿90mm孔，孔底距为2.4m。

（3）扩漏中深孔设计。扩漏中深孔采用两圈炮孔，采取多打孔少装药的思路，尽量少破坏桃形矿柱。设计外圈炮孔倾角50°，内圈炮孔倾角59°，孔数共计20个。

2.5 放矿方案和制度

（1）放矿方案。该采场采用崩落法管理顶板，所以出矿是在崩落废石下进行，矿石与废石直接接触。为了降低矿石损失贫化，所以放矿应保持矿岩接触面均匀下降，尽量减少废石混入矿石中。而保证接触面均匀下降有2种方式：水平下降和倾斜下降。由于本采场矿体大致成立方体，矿岩接触面成水平，所以采用水平下降方式。

（2）放矿制度。有底柱阶段崩落法矿石上部为覆盖岩石。漏斗设计时相邻两个放出的椭球体相交，其放出顺序和一次放矿量相互影响、密切相关，所以放矿制度必须根据生产实际进行合理选择。常用的放矿制度有等量均匀顺序放矿、不等量均匀顺序放矿、依次顺序放矿、简易放矿等放矿制度。合理的放矿制度是放矿方案的保障，根据采场实际情况，放矿要求矿岩接触面均匀下降，并且各漏斗负责的放矿量基本相等，所以采用等量均匀顺序的放矿制度。

3 存在的问题及解决办法

由于采取2个采场联合落矿的方法进行回采，采准工作延续时间长，但是矿体较破碎，加之巷道支护不及时，凿岩巷道难于维护，产生巷道变形及中深孔变形或塌孔，无法进行装药爆破，或者装药效果不好，从而使局部矿体炮孔得不到控制，造成大块多、悬顶等问题。所以在施工中要求破碎区掘进要短掘短支，同时要求要快掘快支，缩短爆破准备时间，同时加强对采场的管理，及时验收，及时改进设计。

4 总 结

采用2个采场联合落矿，解决了E807采场回采难的问题，最大限度地回收了资源。采取自拉槽侧向挤压爆破的方法解决了爆破补偿空间小的问题；选用小抵抗线大孔距的中深孔设计方法有效的解决了大块多的问题，爆破后悬顶事故减少、放矿效果良好。多打孔少装药的方法基本没有破坏漏斗底部结构，同时由于大块的减少，二次爆破工程量大大降低，减少了底部结构的维护工程量，给矿山带来了巨大的经济效益。

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2011－10－18）

赖 伟（1985－），男，四川德阳人，研究生，从事采矿工程及通风技术研究，Email：915673059＠qq.com。