衣福强，孙晓刚，程春宏，于明渊，吴品奇，邱景平

（1.辽宁抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司，辽宁 抚顺 113000；2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 118019）

1 工程概况

1.1 地质概况

傲牛矿位于辽宁省东北部，矿区属于辽宁东北部丘陵山区，属长白山支脉吉林龙岗山向西南之延续部分，海拔在300m～500m之间，矿区大地构造位于华北地台北缘东段，辽东台隆，铁岭-靖宇台拱三级构造单元范围之内，浑河深大断裂南侧[1]。矿区内所见地层除太古界鞍山群通什村组之外，仅在河谷凹地分布有第四系堆积物，地层比较单一。太古界鞍山群通什村组是矿区主要的含矿层，岩性主要为黑云斜长片麻岩、斜长黑云片麻岩；混合质黑云斜长变粒岩、黑云角闪变粒岩、角闪变粒岩夹部分斜长角闪岩。

1.2 开采现状

矿区采用平硐--斜坡道开拓，设专用进风井、回风井，形成侧翼对角式通风系统。采矿方法为浅孔留矿法和分段凿岩阶段矿房法。矿块沿走向布置，设计阶段高度为50m，矿块长60m，采场宽度为矿体厚度，顶柱高度6m，间柱宽度12m，采用无底部结构的平底式出矿方式，出矿穿间距10m。采用YGZ-90型外回转导轨式凿岩机在分段凿岩平巷中施工上向扇形中深孔，最小抵抗线取1.5m，孔底距为2m，全部炮孔凿完后，每次爆破2～3排炮孔，采用φ50×400特制药卷，相邻炮孔间匹配装药，采用毫秒非电导爆管分段微差爆破[2]。上下分段保持垂直工作面或上分段超前一排炮空，以保证分段爆破作业的安全。采场出矿在出矿巷内进行，爆破下的矿石，靠自重溜至出矿穿内，采用国产2m3铲运机出矿，将矿石运至坑内20t卡车中，运至地面料场。308-1-1采场位于265中段131线至130线之间，属于矿体，如图1所示。该范围矿体距离小北沟露天坑较近，矿体破碎，且属于矿体尖灭带，在+300m标高尖灭，但上部覆岩层非常坚固稳定，厚度30m以上。

图1 矿体平面图

2 爆破诱导崩落采矿法采矿实践

基于矿体所在采场的开采条件，经矿方工程技术人员和东北大学多次现场勘查共同研究，并在建模、力学分析确认安全的基础上，决定对该采场进行开采，具体开采实践步骤如下：

（1）在265中段设计掘进3条沿脉巷道，边部掘一切割巷道，上盘掘切割井26m，不设分层巷道，巷道平面图如图2所示。

图2 巷道平面图

（2）利用YGZ-90钻机间隔10m施工3个垂直钻孔探明采场矿石高度及矿岩分界线。

（3）施工3条沿脉巷后在第一、第三条沿脉施工扇行排面炮孔（第二条沿脉做为受矿和辅助出矿巷道不施工中深孔），及时跟进中深孔，排距1.5m，因矿体破碎，中深孔在施工后若不立即进行装药就会出现堵孔现象。因此每次施工两排炮孔后对前排炮孔立即装药，后排炮孔作为崩落辅助孔。采场设有人行井和切割井，切割井位于矿体上盘。爆破落矿方式为中深孔间隔落矿[3]。该采场共计施工25排炮孔（平均长度38m、宽30m、高30m），间隔施工，每两排为一个爆破周期，辅助排炮孔不装药，泡孔平面图如图3所示。向炮孔装药，炸药为乳化炸药，炮孔尽可能装满；采场进行爆破。切割槽爆破后在第一条沿脉第一排炮孔装药爆破，二排辅助相当于预裂自由面炮孔，留痕率在70%左右，对边帮破坏较小，保证出矿和YGZ-90钻施工安全。

图3 采场炮孔施工图

（4）因矿体节理、层理较发育，爆破后矿石较破碎，通风结束安全确认后，立即出矿，同时在第三条沿脉施工两排同样中深孔，第三条沿脉爆破出矿同时进行第一条沿脉钻孔爆破及出矿作业。待第一次两条沿脉都爆破出矿结束后观察，顶板矿石因空顶面积较小没有崩落。按照原有的施工顺序继续循环施工，当第三条沿脉爆破后进行观察时发现空区上覆矿石开始崩落，马上停止出矿撤人。安全、技术人员在第一条沿脉开口处观察空区矿石崩落情况。矿石块度较均匀，开始崩落速度较慢不连续，一小时后出现10分钟左右的大量崩落，瞬间将一、二条沿脉采空区侧瞬间充满，之后开始间隔式崩落，听声音判断矿量较小，待4小时后基本稳定，偶尔有一两块落矿。此时开始出第三条沿脉矿石，依次出第二条、第一条沿脉矿石。待出矿结束后在沿脉采空区侧观察，沿切割槽方向留有小部分伞檐外其它部分基本到顶板，因空区较危险无法进人观察，于是利用三维激光扫描仪进行空区测量，测得采场空区高度30m，靠近沿脉侧下部较完整，顶部大部分留有伞檐局部有不连续现象，整体与切割槽伞檐呈锅底形，接近于自然拱形。达到预期回采效果，如图4所示。按原来施工顺序及炮孔设计继续进行钻孔诱导爆破作业，观察发现每次单条沿脉爆破后，上覆矿体都在爆破震动和自身重力作用下开始沿节理和辅助炮孔排面陆续向上崩落，直至顶板，靠沿脉侧始终留有伞檐，顶板非常稳定，基本没变化。依次各沿脉作业均达到此效果，当第一条沿脉距设计安全矿柱剩余3m时，停止作业矿石暂时不出，第二条沿脉也停止出矿，确保第三条沿脉施工时顶板稳定。待第三条沿脉采到设计安全矿柱边缘后，开始由遥控铲装机对采空区内的存隆矿石进行遥控出矿，出矿结束后，开始第二条沿脉出矿，出空后再由遥控铲装机进入空区出矿。出完后进行第一条沿脉的最后一次钻孔爆破作业。当遥控铲装机将空区存隆矿量出完后，在对采场进行观察并使用三维激光扫描仪进行空区成像测量，发现上覆矿石全部崩落，空区内顶板稳定，切割槽顶部伞檐大部分脱落，偶尔有悬矿未崩落，切割槽帮与顶板夹角近垂直，安全矿柱侧大部分留有少量伞檐。

图4 采场爆破后采空区三维扫描成像图

3 结论

针对傲牛矿的破碎矿体开采难题，通过现场采矿实践，得出以下结论：

（1）鉴于傲牛矿矿体开采难度大的问题，提出了爆破诱导破碎矿体崩落采矿方案。

（2）应用爆破诱导崩落法，解决了因破碎矿体导致的安全隐患问题。

（3）爆破诱导崩落法在傲牛矿的实施，提高了矿石回采率，实用性强、经济效益好，为同类矿体开采提供了借鉴经验。