張靖宇

大明礦業(yè)集團(tuán)股份有限責(zé)任公司 新疆哈密 839000

1 研究的目的和意義

根據(jù)無(wú)底柱分段崩落采礦法在實(shí)際的開(kāi)采應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)采礦過(guò)程中出現(xiàn)的事故進(jìn)行分析，利用應(yīng)力集中處理采礦出現(xiàn)的懸頂、推墻事故。因地制宜改善工藝，提高生產(chǎn)效率，降低原材料消耗，增加安全可靠性，實(shí)現(xiàn)礦山高產(chǎn)、高效，提高礦山科學(xué)安全生產(chǎn)的性質(zhì)[1]。

2 采礦工藝特點(diǎn)及行業(yè)發(fā)展情況

2.1 特點(diǎn)

無(wú)底柱分段崩落法首先是取消了采場(chǎng)中回采進(jìn)路上部分段的臨時(shí)性底柱，其中鑿巖、爆破、出礦、出渣均在回采分段中進(jìn)行。這種采礦方法的采準(zhǔn)工程實(shí)施及回采工作都很簡(jiǎn)單，方便使用大型無(wú)軌設(shè)備，機(jī)械化作業(yè)程度高。此方法的各回采步驟幾乎可以標(biāo)準(zhǔn)化重復(fù)進(jìn)行，有利于提高機(jī)械化程度，其主要特點(diǎn)為機(jī)械化程度高、開(kāi)采強(qiáng)度大、作業(yè)效率高、采礦成本相對(duì)較低、生產(chǎn)安全等優(yōu)點(diǎn)、采準(zhǔn)和回采工藝簡(jiǎn)便。

2.2 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

從60年代開(kāi)始，我們國(guó)家從瑞典引入該采礦方法，由于采礦工藝個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)，在各金屬礦山得到了廣泛的運(yùn)用，現(xiàn)在我國(guó)許多金屬礦山將轉(zhuǎn)入地下深部開(kāi)采，而該采礦工藝進(jìn)行也成為了首選技術(shù)。

3 某鐵礦地質(zhì)概況

該鐵礦區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)星星峽境內(nèi)，區(qū)的面積為55平方公里。礦體開(kāi)采區(qū)為1號(hào)礦體1120-1060水平，西起38線，東至62線，礦體呈東西走向，分為上、中、下三層，中部較厚，東西兩端礦體較薄，中部礦體傾角約（70°-80°），礦石類別屬于磁鐵礦。其中礦體圍巖主要為白云石大理巖、黑云母斜長(zhǎng)片巖、部分受蛇紋石化及綠泥石化較強(qiáng)。

礦層呈似層狀和大透鏡體狀賦存于白云石大理巖層位中，中礦層與上礦層之間，有一薄層暗綠色黑云（綠泥）片巖，其上、下圍巖多為白云石大理巖，巖層厚度為0.2-0.8cm，受后期構(gòu)造變動(dòng)和熱液蝕變作用，常呈小透鏡狀和碎片狀，局部可蝕變?yōu)樯呒y石綠泥石片巖，普氏系數(shù)f=8-12。

4 推墻、懸頂?shù)难芯亢头治?/h2>

當(dāng)前礦區(qū)采用豎井、平巷及斜坡道聯(lián)合開(kāi)拓方式，斜坡道聯(lián)絡(luò)各個(gè)分層進(jìn)行設(shè)備、人員行走和通風(fēng)，對(duì)每個(gè)分層施工回采巷道，回采巷道垂直于礦體走向，同時(shí)對(duì)回采巷道鉆鑿垂直礦體的扇形中深孔，再利用中深孔裝藥爆破回采礦石。

目前在回采進(jìn)路的掌子面對(duì)切割平巷的掘進(jìn)、切割天井及后期施工無(wú)切割天井楔形掏槽一次爆破拉槽，作為最初回采崩礦的自由面，上層礦端部、中上層礦之間及后退式開(kāi)采過(guò)程中東西部回采場(chǎng)所出現(xiàn)片幫、冒頂、塌陷，造成無(wú)法開(kāi)掘切割立槽的自由面，這些成為了采礦過(guò)程中的難點(diǎn)跟處理的對(duì)象。

（1）該鐵礦上中層礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜、斷層及片理發(fā)育，爆破過(guò)程中跟據(jù)能量原理會(huì)沿著排面最小耗能方向擊穿相鄰炮孔，易造成懸頂、推墻[2]。

（2）推墻、懸頂?shù)扔泻κ鹿实闹饕a(chǎn)生原因是創(chuàng)建的補(bǔ)償空間不夠或者爆破裝藥不規(guī)范、爆破器材不合格產(chǎn)生得拒爆等。

（3）炮孔密集，炸藥的沖擊波大于巖石所處的穩(wěn)定性，易造成在爆破過(guò)程中炸藥沖擊力在巖體中間沿著巖石軟弱層部位擊穿，形成懸頂；

（4）爆破作業(yè)中，原有的地質(zhì)應(yīng)力遭到破壞，地壓重新排列分布，造成周邊地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，造成懸頂、推墻的事故；

5 預(yù)防處理懸頂、推墻措施的主要方法

（1）改變?cè)O(shè)計(jì)方案，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)特殊地帶炮孔布置進(jìn)行分次爆破，開(kāi)掘補(bǔ)償空間，為后續(xù)爆破提供自由面。切割巷冒頂或塌落地區(qū)拉槽處理法

（2）控制最小角度的崩落抵抗線范圍，增大補(bǔ)償空間，為分次爆破提供良好的空間自由面。

（2）由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，增大孔底距、最小抵抗線。

（3）根據(jù)實(shí)際情況重新設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，在中深孔孔與孔或排與排之間采用毫秒微差爆破，需要對(duì)炮孔驗(yàn)收、修補(bǔ)孔、堵塞長(zhǎng)度和裝藥密度的管理制度嚴(yán)格執(zhí)行；

（4）炮孔容易發(fā)生變形的地段，可采用預(yù)先裝藥的方法，提高鑿巖和裝藥質(zhì)量，預(yù)防眉線破壞后，影響裝藥質(zhì)量，造成推墻、懸頂事故發(fā)生。

（5）對(duì)邊孔角度的選擇考慮實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整，不能太大也不能太小，不然會(huì)導(dǎo)致放礦口太寬落礦困難，角度抬高增加爆破夾制力，造成下分段采礦施工鑿巖深度不夠，產(chǎn)生懸頂、推墻事故。

（6）懸頂、推墻的處理成效。根據(jù)中深孔爆破區(qū)域?qū)嶋H的現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造，必須對(duì)采場(chǎng)生產(chǎn)要求的爆破效果給予滿足，炮孔布置利用自由面附近應(yīng)力波集中發(fā)生反射，形成拉伸波，而在炮孔附近的區(qū)域由于沖擊波壓應(yīng)力大于巖石抗拉強(qiáng)度。炮孔連線中心附近壓應(yīng)力波己衰減至較小，只有少量單元的應(yīng)力值仍大于抗壓強(qiáng)度，大部分單元是由于環(huán)向拉應(yīng)力使巖石產(chǎn)生破裂與自由面上裂隙貫通，再由爆生氣體的氣楔作用而剝離巖石，預(yù)防懸頂、推墻事故發(fā)生，提高爆破效果[3]。

利用應(yīng)力集中性質(zhì)對(duì)切割巷設(shè)計(jì)參數(shù)的進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，孔底距從原來(lái)1.6-1.8m增大到2.2-2.5m，排間距增大到1.2-1.4m、減少孔數(shù)，在爆破試驗(yàn)過(guò)程中大塊降低，炸藥單耗降低為原來(lái)的一半，不易造成推墻、懸頂、隔墻，提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)無(wú)底柱分段崩落采礦法在礦山的應(yīng)用，在實(shí)踐中不斷革新，根據(jù)不同地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，使該采礦方法在不同的區(qū)域得到更好的發(fā)揮。合理有效利用采場(chǎng)破碎帶應(yīng)力集中在爆破過(guò)程讓能量釋放、避免懸頂、推墻事故發(fā)生，減少?gòu)U石的提前混入，解決了礦山安全生產(chǎn)的危險(xiǎn)問(wèn)題，提升回采率，實(shí)現(xiàn)采礦成本最低化，效益最大化，安全持續(xù)化的目標(biāo)[4]。