集群空区条件下的矿体回采的实践

刘冬生，李永辉，顾宝华

(1.河南金源黄金矿业有限责任公司，河南嵩县471401;2.长沙矿山研究院，湖南长沙410012)

集群空区条件下的矿体回采的实践

刘冬生1，李永辉2，顾宝华1

(1.河南金源黄金矿业有限责任公司，河南嵩县471401;2.长沙矿山研究院，湖南长沙410012)

河南金源黄金有限责任公司经过2007年到2009年的改扩建工程后，现在选厂的处理能力已达到3800t/d，J4角砾岩体提供了90%以上的矿量。由于改扩建近20年采用的是空场法开采，在J4角砾岩体的内部形成了大量的采空区，对改扩建后采用无底柱分段崩落法采矿带来了很大的困难。介绍了在集群空区下无底柱分段崩落法的几种回采方法。

集群空区;无底柱分段崩落法;中深孔

河南金源黄金有限责任公司(简称金源公司)是一家集采、选、冶为一体的有限责任公司，2007年10月至2009年9月，进行了3000t/d的改扩建工程，由原来的1200t/d改为3000t/d，实现年采矿量155万t，选厂处理矿量128万t。公司改扩建工程主要针对J4、J5角砾岩体，其中J4角砾岩体每天供矿量为2000t，J5角砾岩体每天供矿量为500t，J7及外围供矿量为500t/d。J4角砾岩体采用无底柱分段崩落法，开采范围由340m中段到475m中段，340 m中段作为底部运输中段，分段高度15m，凿岩道间距为15m。

1 J4角砾岩开采存在的问题

(1)生产任务紧。由于外围及J5不能保证稳定供矿，加上J4角砾岩体的品位也有所下降，为了完成黄金产量，矿石处理量由原来的3000t/d提高到3800t/d。J4角砾岩体的供矿量达到90%，每天供矿量达到3400t以上，给生产带来了巨大压力。

(2)空区多而复杂。在实施改扩建工程以前，J4角砾岩体已为公司服务了近20年，形成了60多个大大小小的采空区，主要集中在400～445m水平，仅400，430m分段就有33个采空区。采空区总面积约有1.7万m2。大部分的采空区顶板在无底柱分段崩落法的分段水平以下3～5m，有的高于分段水平以上6～12m。由于前期工业品位要求较高，对矿体的形成方式处于初步认识阶段，所以采场基本上属于无规划开采，导致空区分布零乱，分布不一，有的沿勘探线分布，有的与勘探线相交分布，平面上、空间上交错布置，采场高度不一，给无底柱分段崩落法带来了很大困难和安全隐患。

(3)空区难以测量。由于空区存在时间长，大部分空区资料不详细，空区多且复杂，现有测量设备难以测量，致使对后续开采难度很大。

2 矿体回采的实践

针对这些采空区的特点和现场的实际情况，在正常回采矿体的同时兼顾处理底部空区，将整个矿体划分成几个区域，每个区域采用集中爆破的方式进行回采。在每个区域内根据现场条件，采用施工上向孔、下向孔、水平孔、侧向孔、束状孔等中深孔和抬高某条凿岩道分段高段的方法进行分段爆破。

2.1 用上向和下向扇形孔回采顶板矿石

(1)J4－400－507采场顶板的回收如图1所示，该采场位于5～6勘探线之间，面积约为120m2，下部采空区顶板标高为437.5m，采场内残留矿石较少，无法在430m分段穿孔爆破，因此考虑在445－5+15北南凿岩道内施工下向孔来回收该采场的顶板，同时施工上向孔回采445至460分段的矿石。445－5+15北南凿岩道南部靠近430－505采场，该采场位于5线到6+15线之间，采空区顶板标高在457m左右，正好可作为下向孔的拉槽空间。400－507顶板距445m分段底板约8.5m，使用YGZ－90型钻机施工Φ65mm的炮孔即可。回采孔排距与上向孔相同，为1.2m，且上下炮孔位于一个排面上，孔底距2.0m;拉槽孔排距、孔底距均为1 m。回采爆破时采用分区域集中爆破方式。该部分已采用集中爆破方式回采，炸药量约49.5t，炸药单耗0.51kg/t，崩落矿石量约96500t。通过各通道观察，矿石块度均匀，爆破取得了非常好的效果。400－602、603、504采场顶板的回收采用了同样的办法。

图1 400－507采场顶板及445－460分层的回采炮孔布置

(2)400～304、305、306、307、308、309采空区顶板回收。这些采场的3～5勘探线之间，采高约25～28m，空区顶板标高基本在426～427m水平，面积约为2500m2。这些采场顶板距430m分段底板约3～5m，在430m分段施工凿岩道回采危险性太大，决定在445水平的凿岩道内施工Φ100mm孔径的下向孔回收该部分的顶板及430－445段的矿石。从空区顶板到445m分段底板约19m，采用YGZ－90钻机施工Φ65mm孔径的炮孔难度很大，也不利于后期装药等工作，故采用SKZ－120A型钻机施工Φ100mm的炮孔。回采炮孔排距1.8m，孔底距2.8～3.2m;拉槽孔排距1.5m，孔底距1.5 m。目前切割槽已经爆破成功，取得了良好效果，为后期回采爆破提供了自由面和补偿空间。

施工下向孔来回收空区顶板有诸多好处。第一，不用再另外施工掘进工程，在正常施工的凿岩道内可同时施工上向孔与下向孔，风水管路的架设非常方便，施工完上向孔后接着就可施工下向孔;第二，在同一条凿岩道内360°施工炮孔，可极大地减小大块率;第三，给施工人员提供了安全保证。

(3)增大凿岩道的分段高度来回收采场顶板到上一分段的矿石。如图2所示，400－303采场位于3～5勘探线之间，包括303－1、－2、－3、－4、－5这5个小采场，总面积约为2200m2，其中－5采场与430－304采场贯通，－1到－4采场采高26～28 m，距430m巷道底板约3～5m，在其上的430m分段施工凿岩道危险性很大，故将凿岩道布置在顶板与445m分段下方10m位置。这样既安全又高效，降低了凿岩费用(下向孔的施工费用大大高于上向孔)。通过在445－3+15凿岩道内施工下向孔将切割槽与303－5采场与430－304采场连通作为切割爆破的自由面。此方法的缺点是掘进施工较为困难，优点是上下炮孔可以均匀布置，减少大块率，且施工安全可靠。

图2 400－303采场顶板及430－445分层的回采工程布置

2.2 采用束状孔回收空区顶板

430－406采场周围都是空区且矿体节理发育，只有4线北南凿岩道切割槽处适合施工，故在该地点施工束状孔回收406顶板到460中段间的矿石，如图3所示。考虑到炮孔较长(最长约25m)及侧向爆破，采用Φ100mm的钻头施工炮孔。炮孔排距2.5m，孔底距2.8～3.0m，这部分也已经爆破，效果良好。

由于空区周围只有一个地点适合施工，故只能采用施工束状孔或在凿岩天井内施工水平扇形孔，由于上分层已回采，在天井施工水平扇形孔难度较大，安全性较差，所以选用施工束状孔来回采该空区1.5～2mm的钻杆垫片(Q235材料)。钻杆回转中，如果主要靠螺纹受力，而不是靠螺纹端面受力，就会越拧越紧，导致螺纹变形、卸扣困难，加上垫片后可以很好地解决这一问题;

(4)根据实际使用情况合理调节顺序阀B的设定压力，在确保卸扣扭矩的前提下，适当调低顺序阀B的设定压力。

实践证明，对液力大钳的技改措施是可行的，作业更加可靠，功效大大提高，降低了劳动强度，提高了机械化作业水平，为以后同类的技改创新积累了宝贵的经验。

［1］徐灏.机械设计手册［M］.北京:机械工业出版社，1991.

2011－07－15)

曾汉东(1968－)，男，助理工程师，现从事机械设备及技术管理工作，Email:13451074345@163.com。