无底柱分段崩落法在厂坝铅锌矿局部应用实践

无底柱分段崩落法在厂坝铅锌矿局部应用实践

韩江瑞 ,赵小刚 ,卢春光

甘肃厂坝有色金属有限责任公司  甘肃省陇南市   742500

摘要：厂坝铅锌矿由露天开采方式转至地下开采，初期选用空场法开采，但由于预留顶板垮落，后改用崩落采矿法中的无底柱分段崩落法。本文结合厂坝铅锌矿东边坡采区的实际生产情况对无底柱分段崩落法的结构参数、回采工作以及其优缺点进行论述。

关健词：无底柱分段崩落法；地下开采；地压管理

1 前言

无底柱分段崩落采矿法是将阶段矿体划分为分段，分段再划分为分层，每一分层内有一条回采巷道，中段无专门的放矿底部结构，而是各分层在回采巷道中直接进行落矿与运搬，分层之间严格安装自上而下的顺序回采。分段的凿岩、崩矿和出矿等工作均在回采巷道进行，在崩落的岩石覆盖下出矿，以崩落围岩处理采空区。崩下矿石在崩落围岩覆盖下用无轨设备从凿岩巷道端部装运至矿石溜井集中出矿；紧随矿石下降的覆盖岩石充填空区；采准、凿岩和出矿可分别在不同分段进行，互不干扰。

2 矿床简介

（1）矿体赋存条件：厂坝铅锌矿东边坡采区主要回采45-65线1202m以上  Ⅰ#矿体，矿体东西走向，呈层状、似层状，主要矿石矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿，矿体倾向北，倾角较陡一般为40°～70°，矿体厚度30～45m，矿体走向长度300m，其中靠近上盘矿石品位较高，但由于离露天较近氧化比较严重，岩石破碎极不稳固。通过方案比较，最终确定选用无底柱分段崩落采矿法。

（2）矿块结构参数：矿房长100m，矿体宽30～45m，分层垂直高度12m，分段高度60m，相邻进度间距15m，上下两个分层菱形布置进路。

3 无底柱分段崩落法的应用

东边坡采区回采的矿体属于倾斜，较厚大矿体，又属于露天采场下部回采，覆盖岩具掺杂有部分矿石，采用无底柱分段崩落法采矿具有先天优势。

3.1 结构参数

东边坡采区地下开采分为3个中段，即1298m、1250m、1202m中段。由西北矿业研究院对厂坝铅锌矿地下开采进行了试验，最终确定中段高度60m、分层高度为12m、进路间距为15m，进路巷道宽度2.8m，高度2.8m，炮孔排距为1.2m、炮孔孔底距按1.6～2m设计，每次崩2排孔。

3.2采准

每100m划分为一个矿房，相邻矿房之间留15m安保矿柱，在矿房两头分别布置一条溜井，中段之间在矿体下盘设置采区斜坡道连接各分层，方便人员设备上下，各分层在布置在矿体下盘脉外10～15m处布置运输巷；上下分层进路垂直矿体走向，呈菱形交错布置，可有效提高矿石回收率。

3.3切割

采用切割巷道和切割天井联合拉槽法，沿回采巷道端部矿体边界处,掘进切割巷道，根据切割巷道的长度，及爆破的需要在适当的位置掘进一个或几个切割天井。 在切割巷道内向上打平行扇形孔，以切割天井为自由面后退逐排爆破，形成切割槽。

3.4回采工作

回采工作包括落矿、搬运和地压管理三大主要工艺。

由于东边坡采区矿体厚度达到40m，所以采用垂直矿体走向布置，回采由上盘往下盘方向推进，上分层超前下分层回采，同一分层中各进路的回采基本保持在一条直线上，这样能尽可能减少矿石的贫化。以下是东边坡采区回采工作的三大主要工艺的具体论述。

⑴落矿：扇形炮孔排面与水平面夹角采用垂直布置，扇形炮孔的边孔角是炮孔底眼与水平面的夹角，边孔角决定着空间的具体形状，边孔角越小空间越接近正方形，因而可以减小下一分层炮孔长度，但是孔角过小会使靠近边界的矿石处于放矿移动带之外，在爆破时过挤压而使边孔拒爆。实际采用YGZ-900中孔凿岩机，炮孔布置形式扇形布置，设计边孔角40°，孔深5～17m，每排孔数11～14个，孔径60mm。

采用孔底起爆工艺，即起爆药包放置在炮孔底部，并且雷管的聚能穴指向孔口方向也称反向起爆装药结构，由于补偿空间小，崩落矿石不能达到碎胀要求，在爆破过程中矿石在挤压状态下进行二次破碎，这种挤压爆破方法，减少了大块产出率，提高了放矿生产能力。

⑵出矿：无底柱分段崩落法出矿管理就是控制放矿，在出矿过程中，初期放出的是纯矿石，这部分矿石一般占放出矿石量的40%左右，以后开始贫化并逐渐增大，品位随之下降，达到放矿截止品位时停止放矿。东边坡采区采用了型号为ACY－2C型内燃铲运机出矿，两台铲运机可同时在两个不同分层出矿，机械化水平高，生产效率高。

⑶地压管理：无底柱分段崩落法是在覆盖岩（矿）石下进行放矿，因此初期形成覆盖层是无底柱分段崩落法采矿的前提条件，覆盖岩石的块度应大于崩落矿石块度，以防止泥沙岩块混入矿石，造成过早贫化，同时覆盖层的厚度应该大于分段高度，由于东边坡采区是由露天开采转至地下开采，所以现有的露天大坑为无底柱崩落采矿法提供了良好的崩落条件，以矿石作为覆盖岩层进行地压管理防治了过早出现贫化。

3.5 矿石回收率

无底柱分段崩落法在东边坡采区露天转地下开采中使资源得到了充分利用，原露天坑中无法回收的部分矿石通过覆盖岩的形式在下层无底柱分段崩落法的回采中得到了回收，但由于覆盖层也有大量废石，导致矿石的损失贫化率较大，据统计东边坡采区矿石损失率达到17%，矿石贫化率16%。

4 厂坝铅锌矿地下开采方法探讨

⑴根据现有条件合理选择采矿方法。在露天转地下回采初期东边坡采区采矿方法为分段空场法，由于采场靠近露天边坡，岩石稳固性较差，最早设计为空场法预留的20m顶板在回采过程中均因地压变化塌落，无法达到空场法回采的目的，因此在后期回采过程中由分段空场法转为无底柱分段崩落法。经过近几年回采效果来看，无底柱分段崩落法是适合东边坡采区的，但随着开采深度不断增加，地压变化引起的巷道变形、中深孔错位等现象越来越明显，给较深部矿的回采带来很大困难。为了矿山的长远发展，就需要考虑一种更加安全、经济的采矿方法，目前全国金属矿山应用比较多的为充填法，结合厂坝矿的矿床特点，可采用分段空场嗣后充填采矿法，该法相比无底柱分段崩落法虽然初期投入比较大，但是却能很好的解决地压变化问题，而且由于分段空场嗣后充填采矿法损失率为10%，贫化率为10%，长期来看多回收的金属量还是相当可观的。

⑵改进采掘设备，进一步提高生产能力，达到机械化减人。目前东边坡采区掘铲装设备依然为ACY-2型两立方内燃铲运机出矿，在作业面与放矿溜井之间来回铲装出矿，由于作业面为后退式回采，相当于独头作业，没有循环风流，铲运机尾气不能及时排出，作业时间一长空气中有害气体就会超标，迫使铲运司机停止作业，影响出矿效率。随着采矿深度的增加，地下开采环境质量越来越差，为提高出矿效率，改善出矿作业环境，出矿铲运机可选用电动设备，但由于电动设备多为高压有线动力设备，小断面巷道内架线空难，如果设备出矿运距较远，高压电缆线难于固定。厂坝铅锌矿作为国内大型有色矿山，矿山应根据生产实际需要加快设备更新。近几年国内先进矿山均已配备了先进的采掘高效的无轨采掘设备，比如采掘使用的潜孔钻机、凿岩台车、装药台车、可视遥控铲运机、可视遥控破碎台车等不仅效率高，还能达到机械化减人，很大程度上保障了作业人员的健康及生命安全。因此，科学合理的选择井下作业设备，是矿山高效、安全、规模化发展必须研究的方向。

5 结语

无底柱分段崩落法在厂坝铅锌矿经过近几年的实践证明，效果还是比较理想的，在初期的露天转地采中得到了成功应用，提高了矿山的采矿生产能力，降低了采矿成本。但仍然存在如损失、贫化大等问题，这与人员的操作水平有很大关系，所以应进一步加强操作人员专业素质的培养，并严格执行覆盖岩下出矿管理制度，确保在安全生产的同时将采矿损失、贫化有效控制，以求得最大的经济效益。

参考文献：

[1]采矿设计手册编委会.采矿设计手册矿床开采卷（下册）北京：中国建筑工业出版社1988.

[2]王秀远.无底柱分段崩落法在尖山铁矿的应用.工程建设.2012.