无底柱分段崩落采矿法在岩金矿山 开采中若干技术问题探讨

无底柱分段崩落采矿法在岩金矿山开采中若干技术问题探讨
发表时间：2020-09-08T16:05:04.467Z 来源：《基层建设》2020年第14期作者：蔡亚吉何杰华
[导读] 摘要：本文对我国黄金矿山自21世纪初期开采缓倾角、低品位、破碎中厚矿体而采用无底柱分段崩落采矿法所发现的若干技术问题进行探讨。

云南黄金矿业集团鹤庆北衙矿业有限公司云南大理 671507
摘要：本文对我国黄金矿山自21世纪初期开采缓倾角、低品位、破碎中厚矿体而采用无底柱分段崩落采矿法所发现的若干技术问题进行探讨。

它们包括：分段高度之确定，凿岩爆破参数选择和优化，切割槽的形成方法，等技术问题，对于具有普遍性的岩金矿床开采技术条件与矿山具体生产现状作一个初步分析探讨，并与同仁们商榷。

关键词：分段高度；凿岩爆破参数；切割槽
1确定分段高度
1.1分段高度确定原则
无底柱分段崩落采场的分段高度确定原则：主要是矿体开采技术条件，包括矿体水平厚度、倾角、走向长度、延深深度、矿岩稳固性等，这是主要的因素；其次是矿山生产能力与所使用的矿山机械，包括凿岩、装药、出矿、放矿、提升、运输、井下破碎设备规格等。

根据目前国内外矿业开发情况来看，分段高度有越来越大的趋势，井下生产设备规格也有越来越大的趋势，我国江苏梅山铁矿分段高度从过去12m提高到18m，云南大红山铁矿发展到20 m×20 m，国外瑞典几律纳铁矿分段高度由单独上向凿岩的30多m发展到包括上向、下向超深孔大直径凿岩已经达到100多m。

1.2分段高度确定方法
分段高度确定方法对于黄金矿山来说，要根据具体情况进行具体分析，并且，主要是根据矿体水平厚度和倾角来确定；一般来说，很少有垂直矿体走向布置凿岩与出矿进路之开发条件，如果矿体水平厚度在20m左右，为了降低采切工程也或在脉内沿矿体走向布置双进路，或使用单进路菱形布置矿块。

比如山东莱州仓上金矿曾经采用露天开采，矿山生产能力达到1900t/d，当矿山露天开采结束为了充分利用低品位矿石资源，决定对露天坑底这部分矿石采用地下方式回采。

矿体水平厚度16m，平均地质品位2.0×10-6，矿体与上下盘围岩破碎，倾角45°-50°，综合论证认为只有利用无底柱分段崩落法开采才是合理的。

2凿岩爆破参数选择与优化
2.1一般矿山中深孔凿岩爆破存在问题
第一，在中深孔凿岩爆破设计中，大多采用类比数据选取，没有十分可靠的针对性，所以爆破效果并不十分理想。

尤其是针对拉槽爆破排和正常爆破排没有十分贴切的凿岩爆破参数，所以爆破效果一般不甚理想。

第二，由于没有针对不同矿岩条件、不同开采技术条件、不同爆破排选取合理的爆破参数，导致了浪费爆破材料而减少了每米孔落矿量，造成了过多的粉矿流失或者大块率过高。

二次破碎不但浪费大量爆破材料，降低出矿效率，而且会产生粉尘和有毒气体，污染井下环境，特别是处理大块堵塞漏斗时，安全隐患很大，后果是十分严重的。

2.2中深孔凿岩爆破参数优化的必要性
我国使用中深孔分段凿岩与爆破的矿山，在生产实践中，往往出现各种各样的问题：如近年来随着铲运机大型设备的使用，采场结构相对加大；也有部分采场采用电耙漏斗结构出矿，切割层需要拉底，在生产中大块率较高，达到10%以上；也有的采场到出矿末期大块明显增多，个别采场大块率达到30%以上，严重影响出矿效率，同时增大了二次破碎炸药量，增加生产成本。

对大块产生的原因分析后认为：凿岩爆破参数不尽合理是大块产生的主要原因；其次采场出矿底部结构不够合理；第三为中深孔施工质量差；最后起爆网络、起爆方式、一次爆破矿石量等也影响采场的大块率。

2.3凿岩爆破参数选择
在使用中深孔分段凿岩爆破的矿山，一般都应进行凿岩爆破参数优化试验。

而中深孔凿岩爆破选择优化方法只有两种：一是爆破漏斗现场实验法；二是凿岩爆破参数类比法。

前者需要在矿山生产现场进行试验；而后者在室内可以完成。

爆破漏斗实验法是根据各种岩石，不同炸药，不同埋深爆破漏斗试验的基础上提出以能量平衡为准则的岩石爆破破碎之爆破漏斗理论为基础，在矿山必须选择与实际爆破的岩性相同或相近的地点进行，通过使用中深孔凿岩设备与矿山正常应用的炸药，进行单孔爆破漏斗试验、宽孔距同段爆破漏斗试验和连续柱状药包斜面台阶爆破试验。

并对试验数据进行回归分析而求出最小抵抗线、最大孔底距、和单位炸药消耗量。

2.4凿岩爆破参数优化
凿岩爆破参数选择。

由于该矿矿岩破碎，属于易凿易爆岩石，最后确定试验参数为：钎头直径50-60 mm，排距1.5-1.6m，垂直扇形炮孔布置，孔底距2.2-2.5m，一次炸药单耗0.15-0.30kg/t；拉槽部分因夹制性大，参数相对减少，排距1.2-1.4m，炮孔垂直钻凿，孔距1.0-1.4m。

3切割槽形成方法
对于中深孔爆破来说，切割槽的好坏将直接关系爆破效果。

它是该采矿方法成败之关键。

爆破空间的大小与体积必须满足中深孔爆破的需要，即使是挤压爆破条件其覆盖矿岩也要有15%的空隙体积，所以，每次矿石爆破之后必须出矿一定数量才能再行爆破，否则，将会出现立槽、悬拱或其它需要彻底处理的事故。

爆破切割槽形成方式一般有如下几种方法。

3.1 切割天井法
这是最常用的一种方法。

就是在每个分段的采场边界使用普通凿岩爆破方法掘进一个垂直天井，并且，这个天井高度一定要凿透该分层矿体，使上边的覆盖废石崩落下来。

为此，当最后一炮凿透分层矿体时，暂时不能爆破；它必须与拉槽排一同爆破才能达到目的。

也就是说，在掘进垂直天井之前，先要沿采场边界向上、下盘矿体掘进切割平巷，并到矿体边界。

如果使用YGZ-90钻机，其巷道规格
2.8m×2.8m。

应注意：拉槽排的凿岩参数应比正常排要低些，装药量要多些，确保爆破空间达到技术要求。

3.2 中深孔爆破一次成井法
其原理：在成井中心布置一个空孔，为掏槽孔提供相应的爆破自由面和补偿空间，同时空孔两侧各有1个1 段及2段炮孔，1段为初始掏槽孔，2段为辅助掏槽孔，防止1段孔起爆效果不佳或拒爆，起双保险作用。

3段孔2个，起继续掏槽的作用。

这是一次成井的5个核心孔，孔深较大，孔距较近，要求施工质量很高，其余辅助成形孔有5段、7段、9段孔，各为4个，成井共17个孔，装药孔16个，当然在天井形成瞬
间，一般也采取在回采进路两侧拉切割平巷，钻凿垂直扇形切割排，每边3-4排不等，根据实际需要调整。

同时考虑后续排面爆破的眉线可能被炸掉或爆破后透孔，给下次爆破带来较大困难，一般设计2-3排倾角在88º-87º的前倾扇形孔，作为加强排，扩大成井作用，同时保证后续爆破安全和良好的作用效果。

该法的技术特点一是中深孔的垂直度非常高，二是掏槽孔之间的距离非常精确，三是爆破顺序要合理，四是使用爆破段数多。

4结语
我国黄金工业现在正在使用或将要使用无底柱分段崩落采矿法的生产矿山有：山东夏甸、仓上，河南前河，广西那林、金牙，云南镇源，新疆阿希等金矿，并有逐渐扩大使用的趋势。

这是由于我国开发黄金地质品位越来越低之缘故。

无底柱分段崩落采矿法随着铲运机的出现自20世纪50年代于瑞典几律纳铁矿发明和使用以来，在世界各地得到广泛应用。

其原因是工作安全、生产能力大、机械化程度高、采切成本低、在一个中段可以有多条进路同时作业。

现在我国地下矿山广泛应用，初步统计铁矿山用崩落法采出的矿石量占地下采出矿石总量的85%以上，有色金属矿山约占35％。

[8]随着我国自2005年成为世界第一矿业大国以来，矿业的快速发展尤其是近年低品位矿石资源开发利用以及开采深度的加大，崩落法的应用会更加广泛。

化工与黄金矿山等也有使用。

参考文献：
[1]中国科学院黄金科技工作领导小组办公室编.中国金矿大全[M].贵州：贵州民族出版社.1989年1月.
[2]采矿手册编委会编.采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，1989年12月.。