趙運濤

(1.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽馬鞍山243000;2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室，安徽馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司，安徽馬鞍山243000)

云南某鐵礦位于騰沖縣正北方向，平距57 km處，礦區(qū)面積0.3534 km2。礦體頂板為白云大理巖、角巖及透輝石粒硅鎂石矽卡巖，底板主要為透輝石矽卡巖。

礦山采用地下開采，平硐開拓，礦山設(shè)計采礦生產(chǎn)能力30萬t/a，目前已開采至1 800 m水平。采礦方法主要使用無底柱分段崩落法，階段高度54 m，共設(shè)置1 800～1 821 m，1821～1 839 m，1 839～1 854 m 3個分段水平，采用YGZ－90鉆機鉆鑿中深孔，炮孔直徑60～65 mm，采場進路間距15 m，礦石回采率60%左右，貧化率18%左右。

礦山由于巖石結(jié)構(gòu)較差、開采技術(shù)條件受限、前期開拓工程布置不合理等原因，再加上企業(yè)在管理上存在一些不科學(xué)的地方，礦山在采礦過程中造成回采進路懸頂事故頻繁發(fā)生，個別回采進路甚至從回采開始到結(jié)束一直都有懸頂發(fā)生，懸頂?shù)拇嬖谝环矫鎸?dǎo)致大量礦石不能采出，造成資源損失浪費，進路礦石損失率高達30%～50%，另一方面也給礦山的后續(xù)生產(chǎn)帶來較大安全隱患。

1 懸頂產(chǎn)生的主要原因

通過現(xiàn)場調(diào)研及分析，認為除礦區(qū)礦體自身穩(wěn)固性較差，特別是上下盤礦巖接觸帶附近存在嚴重的破碎帶等因素外，造成礦山頻繁出現(xiàn)懸頂?shù)脑蜻€有技術(shù)及管理問題。

1.1 鉆孔深度和角度不符合設(shè)計要求

對已鑿?fù)赉@孔進行了隨機抽查，分別檢驗深度和角度。

鉆孔深度抽查結(jié)果見表1。根據(jù)對中深孔驗收標準:中深孔深度上下偏差在+50 cm左右，合格率為67%，特別是邊孔及中心孔的深度合格率更低。造成個別鉆孔深度不夠的主要原因:①操作者質(zhì)量意識談薄，計件工資未和深孔質(zhì)量掛鉤;②深孔巖工勞動強度大，工作馬虎;③深孔驗收沒有嚴格執(zhí)行驗收標準和相應(yīng)的補孔制度。

表1 鉆孔孔深測量Table1 M esurement of the depth of drilling holes

鉆孔鉆鑿的角度。調(diào)查抽取1 800 m水平穿脈深孔，第7、8排深孔角度標定的結(jié)果是(如圖1)，第7排中10孔與11孔的角度相差2°?？椎拙嘤稍O(shè)計2 m變?yōu)?.2m，3孔與5孔的角度相差2.5°。第8排第5孔與6孔與原設(shè)計相差1.5°，11孔與12孔相差2.5°。深孔角度合格率:第7排為71%，第8排為74%。

造成鉆孔角度偏差的主要原因是:①深孔鑿巖工在對炮孔定位放線時隨意性大，孔口定位誤差大;②由于巷道頂板不規(guī)則，鉆孔時釬頭滑動嚴重，致使角度發(fā)生偏差;③深孔的傾角及方位，在實際鉆孔過程中，由于鉆桿的長度不斷加長，其鉆桿逐漸發(fā)生變形而產(chǎn)生一定的彎曲，隨著深度的加大彎曲變大，其結(jié)果是孔底距有可能變大或減?。?］?？傊捎阢@孔角度達不到設(shè)計要求，使部分孔底距加大，造成深孔排面藥量分布不均勻，從而影響爆破效果。

圖1 中深孔角度布置對比Fig.1 Comparison of the angle arrangement ofmedium-length hole

1.2 深孔內(nèi)巖石發(fā)生錯位或者炮孔堵塞無法進行透孔裝藥

礦體頂板常為白云大理巖、角巖及透輝石粒硅鎂石矽卡巖。底板主要為透輝石矽卡巖?？拥纼?nèi)隨處可見裂隙及斷層擠壓破碎帶。

(1)前排孔爆破造成后排孔口不同程度的破壞，炮孔被破碎礦巖堵塞，另一方面原因是部分礦石不穩(wěn)固，回采巷道周圍礦石受地壓及爆破影響發(fā)生變形位移，炮孔發(fā)生錯動，無法捅孔，致使裝藥達不到設(shè)計要求。

(2)對有些堵塞炮孔沒有完全處理好(或處理不了)就進行裝藥。

(3)人為地將深孔不按設(shè)計裝藥。

1821－3穿第5排深孔裝藥后的裝藥深度及裝藥位置情況(見表2)。根據(jù)《爆破工程》中每排扇形深孔的裝藥量公式可知，每排深孔應(yīng)裝炸藥480 kg，而實際只裝了420 kg，導(dǎo)致深孔裝藥量不足，裝藥密度不夠［2］。從表2可以看出個別孔裝藥長度及裝藥位置沒有達到設(shè)計要求，從而導(dǎo)致產(chǎn)生懸頂。

2 懸頂處理措施

(1)從相鄰回采進路打中深孔穿到懸頂?shù)牡V石上(見圖2)，或刷幫到懸頂一側(cè)打眼后爆破。

(2)懸頂上的礦石穩(wěn)固，懸頂?shù)V石厚度大，空間不高時重新補打炮孔爆破。

(3)在眉線部位打斜孔到懸頂?shù)V石上或在進路末端打加強孔一次爆破。

(4)在懸頂兩側(cè)的礦巖或眉線位置掘小斷面上山到懸頂高度位置，用中深孔機打扇形水平孔或斜孔到懸頂?shù)V石上爆破。

(5)在經(jīng)詳細觀察，確認頂板穩(wěn)定的條件下，可架設(shè)藥平臺，在懸頂殼內(nèi)的空洞及縫隙處裝藥，用導(dǎo)爆索一段引爆即可。

表2 裝藥深度及原因Talbe 2 Reason and depth of the charge

圖2 相鄰進路補打深孔示意Fig.2 Schem atic of filling depth holes of ad jacent route

(6)如果懸頂殼較薄，裂隙較多，采用再爆破一個步距的方法處理。

(7)在分段高度較高的1 800，1 821 m水平，在原進路間掘進一條補充進路［3-4］，分別見圖3、圖4。未增加采場前(進路)回采率僅達到40%～50%，通過減小進路間距，增加采場取得了較好效果，大大提高了礦石的回采率，較好地減少了懸頂、大塊的產(chǎn)生。

3 結(jié)論

運用無底柱分段崩落法采礦的礦山，選取合適采場布置參數(shù)，防止分段高度和進路間距過大以及科學(xué)的生產(chǎn)管理措施是預(yù)防懸頂事故發(fā)生的根本所在。對已經(jīng)發(fā)生懸頂現(xiàn)象的礦山，需要針對礦山的實際情況采取有效的處理手段。側(cè)向傾斜孔處理懸頂方法目前已成為該鐵礦處理懸頂事故的主要技術(shù)手段。該鐵礦通過改進礦山生產(chǎn)技術(shù)、增加管理措施以及運用新的處理懸頂方法，礦區(qū)懸頂頻率明顯減少，由原來的30%降為現(xiàn)在的12%(按進路條數(shù)計算)，礦山的回采率由原來的50%提升至70%，經(jīng)濟效益明顯提高。

圖31 800 m水平新增采場Fig.3 New stope of 1 800m level

圖41 821 m水平新增采場Fig.4 New stope of 1 821m level

［1］ 張富民，等.采礦設(shè)計手冊［M］.北京:建筑工業(yè)出版社，1986.

Zhang Fumin，et al.Mining Design Manual［M］.Beijing:Building Industry Press，1986.

［2］ 王玉杰，梁開水，等.爆破工程［M］.湖北:武漢理工大學(xué)出版社，2007.

Wang Yujie，Liang Kaishui，etal.Blasting Engineering［M］.Hubei: Wuhan University Press，2007.

［3］ 雷 剛，譚寶會.四川某鐵礦懸頂成因分析及預(yù)防處理措施［J］.化工礦業(yè)與加工，2014(7):46-49.

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