深部礦體拉底工藝研究及應用

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摘要：根據銅礦峪礦深部礦體目前拉底工藝存在狀況闡述拉底工藝更改后應用及存在的問題，針對問題從技術方面討論解決方案和改進工藝措施。為今后使用該采礦方案提供參考意見。

關鍵詞：自然崩落法；聚礦溝；拉底巷道

自然崩落法是借助礦巖本身的不完整性（存有節理、裂隙、弱面、夾層等），在整個階段礦石大面積拉底和割幫工程形成后，在自重和地壓作用下，發生自然崩落，并破碎成塊，從而實現落礦工藝[1]。采礦法是我國地下開采礦山中新型的采礦方法之一。特別是礦體產狀為急傾斜極厚大礦脈為主的礦體開采中，對礦體規模、可崩性、礦巖及圍巖地質條件要求高。下面就中條山銅礦峪礦該采礦方法530中段拉底工藝存在的優缺點、工藝變更后優缺點以及今后努力方向進行表述。中條山銅礦峪礦位于山西省運城市垣曲縣境內，年處理礦量為600萬噸。該礦使用的采礦方法主要有自然崩落法、有底柱分段崩落法，以自然崩落法為主。而自然崩落法的拉低工藝是該采礦方法的關鍵。拉底質量好壞是保證出礦正常的基本保證。

1530中段目前采用的拉底工藝及存在的主要問題

530中段目前采用后拉底爆破工藝，即聚礦溝爆破超前拉底道爆破，超前步距約為30m，底部結構與聚礦溝的所有工程均在拉底道爆破前形成，拉底道爆破時上述工程均處于應力集中區。優點：施工組織相對簡單；各工序銜接不緊張；聚礦溝出現塌方（巖石狀況較差）或爆破后出現質量問題，有相關的補救措施；不需在拉底道進行松動出礦等。缺點具體存在的問題如下：（1）聚礦溝爆破后，上部拉底道底板與一側側幫掉底，造成頂幫圍巖不穩固，尤其在單雙拉底道連接處拉底道垮塌較為嚴重。大爆破散藥的運輸、裝藥、連線等工作均在巖石狀況不穩固的拉底道中進行，各項施工作業存在一定的安全隱患。（2）拉底道掉底后，中深孔臺車再無法進入拉底道，因此要求中深孔超前量較多，進而造成中深孔積壓量較大。（3）后拉底工藝需采用人工清毛，勞動強度較大，作業現場存在巷道跨度大、底幫巖石掉底，以及距采場較近，存在一定的安全隱患。（4）拉底推進線的臺階一般為30~50m，而聚礦溝爆破又超前拉底道爆破30m，因此造成聚礦溝超前爆破的范圍較大（約有48個出礦點），出礦隊在松動時要及時觀察上部拉底道礦石下落情況，松動出礦的管理難度較大。綜上分析可知，造成上述問題的最主要原因是聚礦溝提前擴漏爆破，拉底道掉底引起的。因此，為解決上述問題應在滿足目前我礦各工序施工現狀的前提下，優化或變更后拉底工藝，盡可能保證拉底前拉底道少掉底或不掉底。

2解決方案一

拉底道先爆破，聚礦溝后擴漏，即“先拉底，后擴漏”優點：拉底道爆破前不會掉底，人行進路暢通，大大降低爆破前的準備難度；中深孔的超前量和積壓量得到降低；作業現場安全狀況較好等。缺點：拉底道爆破后采場礦石灌入聚礦溝，影響聚礦溝的中深孔施工與擴漏爆破；一旦聚礦溝出現塌方或擴漏出現質量問題，將沒有補救措施；松動出礦與二次倒運礦量較大。簡要分析：本方案雖然可以解決拉底道掉底帶來的一系列問題，但是本方案最大的問題在于“采場礦石灌入聚礦溝，影響聚礦溝的中深孔施工與擴漏爆破”及“聚礦溝出現塌方或擴漏出現質量問題，將沒有補救措施”這兩個致命的弊端，因此本方案的可行性較差，本區域不建議采用。

3解決方案

二總體上同方案一類似，即先擴漏后拉底，不同的是聚礦溝自拉槽與兩側開頭排先爆破，待上部拉底道爆破過聚礦溝后，再將聚礦溝剩余的正排中深孔分兩次爆破，即聚礦溝共計分3次爆破，具體工程布置見圖1。優點：實施本方案不會影響目前的各項施工組織與銜接；拉底道爆破時不會掉底，人行進路暢通，大大降低爆破前的準備難度；降低了中深孔超前量和積壓量；作業現場安全狀況較好；可防止礦石灌入聚礦溝影響后續作業；聚礦溝首次自拉槽爆破后，聚礦溝出現塌方或爆破質量問題，有相關的補救措施等。圖1缺點：聚礦溝的爆破次數大幅增加，爆破較為頻繁；聚礦溝自拉槽與開頭排爆破后可能出現“帶排”或破壞剩余中深孔的現象，進而影響聚礦溝爆破的質量等；聚礦溝分3次爆破，第一次爆破與第二次爆破間隔時間約為3個月，第二次爆破與第三次爆破間隔時間約為6~12個月，爆破間隔時間較長，聚礦溝剩余區域的頂幫巖石與中深孔很可能被破壞，進而影響聚礦溝的擴漏爆破質量；松動出礦與二次倒運礦量較大。

4結論

《解決方案二》實則為目前施工方案與解決方案一的優化版，聚礦溝自拉槽與開頭排首次爆破后可能出現“帶排”可通過定量化的爆破設計、精心的爆破施工和精細化的爆破管理[2]進行控制。聚礦溝3次擴漏爆破間隔時間較長，若現場巖石狀況較好，聚礦溝剩余區域的頂幫巖石與中深孔損壞程度較小，暫時可以長時間停放，若現場巖石狀況較差，聚礦溝可以提前擴漏爆破或與上部拉底道同步爆破。因此，上述問題基本可以解決。綜上所述，認為目前在保證礦山出礦不受影響下，在530中段部分區域進行《解決方案二》的拉底爆破工藝實驗，為后續的410中段采礦方案提供實驗依據。

5結語

拉底順序是自然崩落法的一個重要變革，現在普遍采用前進式拉底和預拉底戰略。目前，國外使用自然崩落法的礦山基本全部采用前進式拉底工藝，即拉底道爆破超前聚礦溝擴漏爆破，出礦水平僅施工出礦穿脈與裝礦進路，聚礦溝內的所有工程始終在拉底爆破后的應力釋放區進行施工。雖然前進式拉底工藝的優點很多，但其在施工組織與工藝、松動出礦、盲天井施工設備等方面與目前我礦正在使用的后拉底工藝相比還存在較多不同之處，在技術、生產及管理經驗等方面還很欠缺。希望通過不斷實驗總結經驗，更加完善自然崩落法。

參考文獻:

[1]王國法,史元偉,陳忠恕,等.液壓支架技術[M].北京:煤炭工業出版社,1999

[2]魯忠良，景國勛等.液壓支架設計使用安全辨析[M].北京：煤炭工業出版社，2006

作者:張杰 楊振 單位:1. 北方銅業股份有限公司銅礦峪礦 2. 垣曲五龍集團洛家河銅礦