无底柱分段崩落法悬顶问题分析研究

彭 杰

（万宝矿产有限公司，云南昆明 650000）

无底柱分段崩落法悬顶问题分析研究

彭 杰

（万宝矿产有限公司，云南昆明 650000）

文章结合查干敖包铁锌矿生产实际，针对无底柱分段崩落法开采，详细分析爆破过程中产生悬顶的原因，提出施工束状中深孔爆破方式处理悬顶事故，现场试验表明，该措施有效解决了查干敖包铁锌矿顶板悬顶，并取得了良好的效果，目前该方式在全矿已全面推广应用。

无底柱分段崩落法；悬顶；爆破

无底柱分段崩落法因其安全性好、采矿方法结构简单、回采工艺简单、能够充分利用高效率的大型无轨设备、机械化程度高、经济效益明显，是有条件的矿山首选的采矿方法之一［1］。

查干敖包铁锌矿为接触交代－热液铁锌矿床，是含矿气水溶液多次活动的结果。围岩主要岩性为：石榴石矽卡岩、绿帘石矽卡岩。矿体为铁锌共生矿体，赋存于石榴石矽卡岩中。矿区内各矿体规模大小不等，沿长数10m至315m，延深数10m至550 m，厚度0.74～70.80 m。针对厚大矿体，矿山主要采用无底柱分段崩落法采矿，其它小规模矿体辅以浅孔留矿法进行回采。无底柱分段崩落法分段高度为12 m，进路间距为10 m至15 m，采用铲运机出矿。

1 悬顶产生的原因分析

经过多年的生产实践，无论在生产管理，还是在回采工艺上，无底柱分段崩落法在该矿的实际应用都已经趋于成熟［2］。但是在生产实际中，由于各种原因的制约，时常出现悬顶事故，给生产管理带来一定的影响［3］。

1.1 地质情况影响

该矿山在多年的生产过程中，由于矿岩节理、断层及溶洞等地质构造影响造成回采悬顶占80%以上。特别是节理裂隙特别发育及以及出现溶洞的地段，由于前排爆破震动和爆破冲击波的联合作用，将后排节理面破坏而形成悬顶，严重情况下，造成后排无法进行装药起爆，必须采取相应措施才能装药回采。

1.2 爆破参数不合理

无底柱分段崩落法爆破排面设计相对简单，影响爆破参数设计主要有以下几点：

1.实测数据不准确，上下分层高程及工程布置错位，人为地造成炮孔布置不准确，炮孔长度不够，炸药影响半径达不到设计要求。

2.孔底距过大，爆破能量不足，容易造成爆破块度过大或者悬顶。

3.炮孔布置不合理。如两相邻进路边孔设计深度不够，爆破后两相邻进路之间形成悬顶。

1.3 施工质量的原因

施工质量的原因包括两方面：

1.凿岩施工质量。在日常生产管理过程中，通过检查发现，施工人员对凿岩机的操作水平直接影响到中深孔的成孔质量。主要表现在：钻机高度不够，由此直接导致所有施工的炮孔整体下移；钻机摆放不正，施工的炮孔偏斜率较大，造成排间距增大，孔底距增大，从而影响爆破效果。通过爆破悬顶事故的现场排查发现部分排面炮孔施工深度没有达到设计要求，也是其中的一个影响因素。

2.爆破施工质量。该矿在施工中采用BQF－100型装药器进行装药。散装药通过高压风送入炮孔内，经验不足的施工人员很难把握线装药密度，往往造成炸药密度不均，甚至出现炸药装药不连续，直接影响爆破效果。

1.4 现场生产管理

无底柱分段崩落法一般按矿块进行回采，在实际生产过程中，由于生产衔接等原因，造成爆破未按计划进行，相邻进路超前或者滞后较多，遇上岩石结构差的地段，中深孔爆破将炮孔破坏容易发生悬顶。

2 处理方式

经过对发生悬顶事故的位置进行现场实测及分析，对悬顶不严重的，采取用木杆捆绑炸药贴入悬顶部位进行爆破处理。一般情况下能将悬顶矿岩爆破垮落。对于悬顶层厚度较大的，通常采取补孔的方式进行爆破处理，取得了较好效果［4］。

采取补孔处理的基本思路是：首先，对发生悬顶的位置进行现场分析，并详细实测相关数据，然后将实测数据与设计剖面图进行对比，再根据悬顶层厚度布置中深孔［5］。如图1所示。

图1 悬顶补孔示意图

采取补孔方式处理悬顶事故施工时间较长，凿岩难度较大，对施工人员素质要求较高，同时增加了相应的回采成本，因此要做好以下几方面的工作。

1.对现场进行详细勘察，研判矿岩性质，分析用木杆捆绑炸药能否进行爆破处理，防止爆破将眉线口破坏，进一步扩大悬顶面积。

2.根据地质情况，选择合适的爆破参数。

3.使用经验丰富的岩工凿岩，严格控制凿岩质量。

3 应用实例

该矿山一采区1010分层第26号进路在回采过程中，发现前排爆破后产生大块，矿石无法放出，现场管理人员用小药包进行爆破处理后，将后排眉线口破坏，同时后三排顶板发生冒落，崩落矿堆将中深孔掩埋，无法正常装药。经过地质人员现场勘查发现，在顶板内有一条走向北东、倾向北西的矽卡岩破碎带，平均宽度4.2 m，倾角65°，岩石比较破碎，如图2所示。

图2 分段凿岩巷道平面布置图

爆破后矿石沿软弱面塌落，发生悬顶。经过现场实测，顶板形成33°的倾斜面，悬顶层厚度约3 m，影响长度约4 m。

根据实测数据，小药包无法处理，因此决定采用进路内打扇形中深孔至悬顶层内爆破处理。中深孔孔底距适当加大，取1.8 m；前倾孔孔底距取1.6 m，共布置5排前倾孔。

补孔爆破处理后，对现场进行观测，达到了预期效果，悬顶层全部垮落，爆破块度适中。

4 结 语

根据查干敖包铁锌矿生产实际，该矿在处理悬顶事故方面积累了较丰富的经验，对相似矿山处理类似情况具有借鉴意义：

1.针对悬顶层厚度较大，用炸药包无法爆破垮落的，采用在进路中补孔爆破的方式处理效果良好；缺点是施工难度大，生产管理要求高。

2.矿山技术管理人员需要对回采作业面做好提前预判。对可能产生地质危害的地段，提前做好预选方案。

3.严格控制施工质量，提高施工人员素质，从钻孔、装药到爆破全过程把控。

4.精心组织，合理调配生产要素，以矿块为单位进行回采，尽量避免单排单进路爆破，以减少悬顶现象的发生。

［1］ 刘效良.中深孔无底柱分段崩落采矿法在云南镇沅金矿的应用研究［J］.现代矿业，2010，6（6）：13－17.

［2］ 柯波，李萍.无底柱分段崩落法在矿柱回采中的应用［J］.金属矿山，2009，（2）：51－53.

［3］ 郭建来.对无底柱分段崩落采矿法的工艺研究［J］.河北企业，2015，（5）：154.

［4］ 刘冬生，李永辉，顾宝华.集群空区条件下的矿体回采的实践［J］.采矿技术，2011，11（6）：4－5.

［5］ 陈永祺.无底柱分段崩落法悬顶处理技术探讨［J］.金属矿山，2010，（11）：61－63.

Study on Hanging Arch Problem of Non－pillar Subleve Caving M ethod

PENG Jie
（Wanbao Mining Co.，Ltd.，Kunming 650000，China）

Combining the reality of Chagan Aobao iron zinc production，without floor pillar sublevel caving mining method，it analyzes detailedly the blasting process and the reason of the roof hanging beam construction of deep hole blasting process suspension roof accident.The field test shows that themeasures effectively solved the Chagan Aobao iron zinc roof overhang，and achieved good results，at present it has comprehensive application in mineral sheers.

bottomless pillar sublevel cavingmethod；overhang；blasting

TD853.36＋2

A

1003－5540（2017）04－0006－02

2017－06－24

彭 杰（1980－），男，工程师，主要从事矿山开采生产技术工作。