无底柱分段崩落采矿法悬顶产生原因及预防处理措施

陈 刚

（首钢水钢（集团）观音山矿业分公司，贵州 六盘水 553000）

以四川省某铁矿为例，其年产量为30万t，主矿为倾斜中厚矿体类型，倾斜角为20°～45°。其中，矿体厚度为0.2m～30m，围岩相对稳固，但是接触区具有破碎的问题。采场参数为10×10×1.8,其中中深孔的孔径尺寸为70mm。在实际生产过程中，由现场调查的结果来看，悬顶率达到了30%以上，而长期以来由于矿山缺乏安全感而出现了损失率较高的问题，所以预防和处理悬顶问题也成为该矿现阶段必须要解决的问题之一。

1 悬顶问题产生原因

（1）切割槽设计高度不足。切割槽的设计是导致出现悬顶的主要问题之一。从技术应用角度上来看，回采进路对于下盘的退采环节会产生影响，而切割槽一般都设置在盘矿岩当中，而由于本身矿体的缓倾斜问题，导致切割槽的排面表现出矩形形式。由于降低爆破岩石的夹制作用，所以切割槽的高度设计应该大于排面的高度。但是，从实际的施工设计图纸上来看，由于设计不合理或者地质勘测不到位等问题，出现了部分地段切割槽高度不足的问题，甚至低于10m，这样一来就会导致随着进路不断退采而出现夹制作用不断增加的问题，最终会导致出现悬顶的情况[1]。

（2）切割槽布置位置不合理。在本案例中，由于矿山切割槽被设置在上盘矿岩当中，所以其势必会穿过破碎矿岩接触带，而当其穿过接触带时，则由可能会由于装药不足的问题而导致后期爆破形成的拉槽炮孔位置不理想，而切割槽的高度也无法达到预期的作用。这样一来，形成的切割井较小而破碎岩体也会不断冒落，这也严重影响了生产需求，导致后续生产不断出现悬顶问题。

（3）中深孔设计深度不达标。中深孔设计深度不足的问题也是导致出现悬顶的重要原因之一。从该案例中我们可以看到，进路的不知参数为10×10，而规格为2.8×2.8，其中边孔角为45°。在矿山生产炮孔的施工设计图角度上来看，其施工设计的中心孔设计深度仅有11m～12m。同时，在实际的施工情况与结果上来看，由于其中有相当一部分炮孔在施工过程中没有实现预计的设计深度，其出现的原因主要是由于采用了常规的YGZ凿岩机，这种设备的缺点就是炮孔深度不断增加时其实际的精准度与效率也会下降，所以当出现深度超过10m时，其误差也会相应增加。

（4）爆破管理制度不完善。爆破管理制度不完善主要体现在采用设备应用过程中操作人员的专业素质与职业素养不足的问题。在采用YGZ钻机时，由于其会随着炮孔深度增加而出现精度下降的情况，但是该缺点本身是客观存在的。另外，“打得少报的多”的问题普遍存在，导致后期应用过程中才发现实际深度不足的问题，已经难以进行扩充和弥补了。除此之外，后续装药填充难度大以及装多少算多少的工作态度都是导致爆破管理问题频发的主要原因。

2 悬顶问题的预防处理策略

（1）确保切割槽的设计与施工技术水平。首先，结合实际的工况条件来进行切割槽的设计与优化，重视切割槽矩形面的高度控制与结构参数的控制。在该项目当中，切割槽的实际高度必须达到14m左右，而切割槽形成的自由面必须满足扇形炮孔的爆破需要；其次，在施工过程中要适当对现有的切割槽进行改进，特别是在上盘矿岩的接触破碎带控制过程中增加凿岩量以及出废量，这样一来不但可以有效减少破碎带所带来的不良影响，同时也可以为安全生产奠定良好的基础；最后，矿山矿体的形态是复杂多变的，所以接触带的破碎是在所难免的，这也为切割槽的控制带来的较大的难度，所以在施工过程中需要选择更具有针对性的矿岩条件来开展拉槽控制工作，第一种是利用平行深孔拉槽施工技术来进行处理，以切割巷作为拉槽爆破的自由面，另外一种方案则是平行扇形孔成槽法，这种方法在矿体形态较为复杂的工况条件中应用较为普遍，其特点是可以利用单条进路来进行切割巷的联通作业，而平行扇形炮孔的排距为1.2m，所以其爆破后可以形成切割槽。

（2）确保深孔质量控制措施。根据崩落矿体的空间形态来进行扇形炮孔的设置，而深度也必须以实际爆破需求来进行设计，所以在出现分段的回采进路偏移问题时，其可能会出现重叠，也可能会出现实际形态的布置。所以，在出现炮孔错位与变形时，需要及时对其进行处理，必要时可以采取补控的方式来确保装药质量。同时，结合实际破碎宽带的情况来选择一些其他的施工技术也是确保炮孔完整性的重要途径与技术保障。

（3）引进先进设备与完善的管理模式。为了进一步提升中深孔的施工质量，就必须完善施工设计方面的改造工作，通过对设备进行更新的方式来优化施工技术应用水平是提升施工精度的关键。就像本案例当中的问题，由于采用了较为传统的凿岩机，其精度与效率都相对较低，无法顺利满足深孔施工的技术应用需求，所以无法体现出管理模式的应用价值。鉴于此，矿山应该及时更新其设备，通过加大投资或者租用的方式来更新设备，同时也需要对凿岩爆破的管理制度进行改进，同时在确保工作效果的同时来对施工图纸进行炮孔深度的控制，以此来提升制度管理的效果与应用作用。

3 侧向倾斜孔处理悬顶技术方案

侧向倾斜孔的悬顶处理是解决悬顶问题的主要方式之一。根据多年理论研究以及实践生产经验来看，目前国内处理悬顶问题的方法种类众多。除了一般的自然冒落法之外，还包括有前倾孔处理以及扩孔药壶方案等。除了具有一定的适应范围与弊端之外，一些技术还具有成本较高的问题。比如说自然冒落法在应用过程中具有适用范围不大的问题，其只能够解决一些规模较小的悬顶情况，而处理后往往没有进一步优化的策略，当然其优势就是成本较低，经济便捷。另外，气球与药包综合作用法是用来解决一些规模不大且实际操作难度不高的悬顶问题，但是存在可靠性差的问题。相较于前面的方法，前倾孔处理方案是一种应用较为广泛且综合性能良好的技术类型。该技术类型的特点是通过相邻进路来实现钻凿1～2排中深孔到悬顶的处理，以此来提升倾斜孔的装药部位，确保其事故处理效果。

4 结语

综上所述，悬顶问题的出现不但会严重影响实际生产的流畅度，同时也会带来施工效率下降、安全性下降的问题，更会严重影响经济效益与社会效益。立足于悬顶问题的处理现状，必须继续加强设计人员的设计水平，重点提升施工人员的施工技术应用能力，不但需要确保切割槽的设计与施工，同时也要在深孔质量的控制中加强技术监管，持续引进先进设备与完善管理模式，以此来提升施工质量控制水平，解决悬顶问题的同时也为实现安全生产保驾护航。