ＳｅｒｉａｌＮｏ．６２１Ｊａｎｕａｒｙ２０２１
现 代 矿 业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６２１期
２０２１年１月第１期
马永斌（１９８９—），男，助理工程师，２３７４００安徽省六安市霍邱县。
充填采矿法中的应用
马永斌 王清河 单卫东 刘新云 高圣棋
（中国华冶科工集团有限公司安徽杜达分公司）
摘 要 针对付老庄铁矿Ⅱ＃矿体倾角陡、厚度薄的特点，采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采，回 采过程中，为减小采切工程量，降低生产成本，加快回采进度，提高施工生产安全系数及经济效益，各分段采场切割槽使用一次拉槽爆破技术。该技术在付老庄铁矿的成功应用，加快了回采进度，增加了生产规模，提高了生产效率，降低了综合成本，值得推广应用。 关键词 多分段一次拉槽 孔底反向起爆 空场采矿法ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２１．０１．０２４
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉ ｓｅｇｍｅｎｔＳｉｎｇｌｅ ｓｌｏｔＢｌａｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎＭｉｎｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆ
ＳｕｂｓｅｑｕｅｎｔＦｉｌｌｉｎｇｉｎＳｅｇｍｅｎｔｅｄＥｍｐｔｙＦｉｅｌｄ
ＭＡＹｏｎｇｂｉｎ ＷＡＮＧＱｉｎｇｈｅ ＳＨＡＮＷｅｉｄｏｎｇ ＬＩＵＸｉｎｙｕｎ ＧＡＯＳｈｅｎｇｑｉ（ＡｎｈｕｉＤｕｄａＢｒａｎｃｈ，ＣｈｉｎａＨｕａｙｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．）
直升机救援
Ａｂｓｔｒａｃｔ ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｔｅｅｐｄｉｐａｎｄｔｈｉｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅⅡ＃ｏｒｅｂｏｄｙｏｆＦｕｌａｏｚｈｕａｎｇＩｒｏｎＭｉｎｅ，ｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｅｄｅｍｐｔｙｆｉｅｌｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｆｉｌ
ｌｉｎｇｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｓａｄｏｐｔｅｄｆｏｒｍｉｎｉｎｇ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｍｉｎｉｎｇａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｒｅｄｕｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｓ，ｓｐｅｅｄｕｐｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｇｒｏｏｖｅｏｆｅａｃｈｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｏｐｅｕｓｅｓｏｎｅ ｔｉｍｅｂｌａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＦｕｌａｏｚｈｕａｎｇＩｒｏｎＭｉｎｅｈａｓａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄｔｈｅｍｉｎｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｓｃａｌｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｍｐｒｏｖｅｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｏｖｅｒａｌｌｃｏｓｔｓ．Ｉｔｉｓｗｏｒｔｈｙｏｆｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｍｕｌｔｉ ｓｅｃｔｉｏｎｐｒｉｍａｒｙｄｒａｗｉｎｇ，ｈｏｌｅｂｏｔｔｏｍｒｅｖｅｒｓｅｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ，ｏｐｅｎｐｉｔｍｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ
付老庄铁矿隶属于安徽富凯矿业有限公司，２０１０年４月开工建设，２０１３年９月全面建成，采矿方法主要为下向大孔空场采矿嗣后充填法、分段空场采矿嗣后充填，最低回采标高为－４２５ｍ
水平。Ⅰ＃
矿体主要采用下向大孔空场采矿嗣后充填法，因Ⅱ＃矿体倾角陡、厚度薄，全矿三级矿量失衡，地压应力明显，围岩较破碎，采矿受诸多因素影响。Ⅱ＃矿体大部分采场只能采用分段空场嗣后充填法进行回采，若采用单一分段爆破出矿，前期采准工程较多，出矿需二次倒运且产装设备必须通过设备井下放，施工生产存在安全隐患，且采矿能力小，无法满足日常采矿生产能力，制约充填进度。为解决此问题，结合矿山实际情况和采矿方法，提出采用多分段一次拉槽爆破技术，减少
了采准工程，加快了回采速度，提高了施工生产安全系数。
１ 开采技术条件及开采概况
１．１ 开采技术条件
玻璃房付老庄铁矿床为沉积变质矿床。矿体为隐伏矿体，赋存于张庄倒转背斜与周集倒转向斜之间的次类构造过渡带之间，本矿床为巨厚层的第四系松散岩层覆盖，下伏的风化带呈似层状分布，矿体围岩主要为坚硬、半坚硬层状岩石。矿床内构造较简单，除北端有断裂构造外，矿床其它部位无大的构造破碎带通过。Ⅱ矿带的２个矿体控制长度１２７０ｍ，沿倾向控制斜深４００～１１５０ｍ。２个矿体在走向上呈变形弯曲，似平行分布，间距向北增大，６线以南逐渐变薄收敛。
Ⅰ＃
矿体顶、
底板为片麻岩。夹石为磁铁角闪片
岩、榴石角闪片岩、榴石角闪片岩等，与上、下矿层呈薄层状互层过渡。Ⅱ＃矿体顶板岩性为细粒黑云角闪斜长片麻岩和细粒角闪黑云斜长片麻岩，相互过渡，夹细粒斜长角闪岩、黑云变粒岩，近矿围岩为磁铁角闪（阳起）石英片岩与矿体沿走向及倾向均呈相互过渡。底板岩性为灰—灰白条带状白云石大理岩。１．２ 开采概况
依据付老庄铁矿开采技术条件、采矿布局、采矿初步设计及生产规划安排，Ⅱ＃矿体倾角４５～９０°，厚度为中厚以上地段采用中孔分段空场采矿嗣后充填法回采。采场的基本构成要素：采场沿矿体走向布置，阶段高度６０ｍ，矿房长度５０ｍ，矿房宽度为矿体厚度，分段高度１２．５ｍ，采场间柱宽度４ｍ。采用ＹＧＺ９０导轨式凿岩机配ＴＪ２５型凿岩台架钻凿上向垂直扇形炮孔，孔径６５ｍｍ。切割天井均布置在采场切割巷内，切割天井设计２ｍ×２ｍ的矩形断面。采用乳化颗粒，使用ＢＱＦ １００装药器配套装药器专用半导体防静电输药胶管压风装药，采用非电毫秒导爆管配备特制起爆弹孔底反向起爆，排间微差，侧向挤压爆破落矿。
若采用单分段爆破、出矿方法进行回采，主要存在２个弊端：一是单分段爆破，只能按照自上而下的步骤进行回采，因采场切割井断面小，若爆破过程中出现大块，易堵塞下分段切割井，后续存在无法处理或处理时易发生塌方、冒落等安全事故，安全性差。二是分段出矿需要通过设备井下放铲装设备，增加了铲装设备的下放次数。大型机械拆装下放，效率低、劳动强度大、风险高。且不能集中大规模出矿，推迟了采场回采时间，影响工程进度。因此，必须考虑安全、经济、高效的拉槽方法。根据实际情况，选择了多分段一次拉槽爆破技术。
２ 采用多分段一次拉槽爆破的原因
２．１ 井下采矿生产需求
付老庄铁矿采矿任务由Ⅰ＃矿体向Ⅱ＃矿体转移，因其矿体赋存条件影响及采矿方法的局限性，加之采矿生产与采切施工、采场充填相互交叉影响，特别是三级矿量平衡方面压力巨大。因此，如何实现采矿生产高产、稳产，确保矿房回采进度，保证爆破质量已成为井下生产必须解决的重要问题［１］。而多分段一次拉槽爆破技术在回采应用中表现出优势明显，是采场具备大规模中深孔落矿和底部集中出矿的重要手段。２．２ 技术安全和经济效益的需求
考虑付老庄铁矿生产能力及Ⅱ＃矿体产状，采场设计沿矿体走向布置且４个分段共用１条设备井和１条行人风井等特殊原因，加之Ⅱ＃矿体内岩石构造发育，围岩破碎且分布较广，稳定性较差，严重威
胁后续施工生产。而多分段一次拉槽爆破技术可将多分段切割槽进行一次爆破，既解决了下分段切割井堵塞问题，又可在底部出矿进路进行大规模出矿，加快了采场回采进度，最大限度满足采场生产能力需求，也保证了作业人员的安全。
３ 主要技术参数及爆破工艺
以－３２０～－３７０ｍ中段Ⅱ－１４采场为例进行说明。Ⅱ １４采场位于Ⅱ＃矿体南端，矿体在倒转向斜的两翼，由浅到深，由厚变薄，呈似层状稳定分布。
Ⅱ １４采场采用分段空场嗣后充填采矿法进行回采，上向垂直扇形中深孔爆破落矿。采场阶段高度５０ｍ，划分为－３３２．５、－３４５、－３５７．５、－３７０ｍ４个分段，每个分段采场凿岩巷均沿矿体走向布置，长度５０ｍ，宽度３．９ｍ。４个分段采场切割巷均布置在采场南端。用采用ＹＧＺ９０导轨式凿岩机配ＴＪ２５型凿岩台架钻凿上向垂直扇形炮孔。爆破网络连接孔打透，其余装药孔余０．５ｍ不打透［２］。
（１）凿岩巷、切割巷及中深孔设计。凿岩巷沿矿体走向布置在矿体内，其断面规格宽３．２ｍ，高３．２ｍ的三心拱，长度５０ｍ左右。为考虑后期切割槽爆破时有较多的补偿空间，切割巷设计为宽３．９ｍ，高３．６ｍ的三心拱断面，长度根据揭露矿体厚度及相邻分段切割槽确定。岩石膨胀系数取１．５，底部结构空间满足掏槽爆破的空间需求。
（２）爆破参数。切割槽内设计１０～１３排切割排孔，其中靠近切割井边缘设计２排（６个垂直孔，孔深小于段高０．５ｍ），排间距与孔间距均为１ｍ。其余设计为上向垂直扇形孔，每排设计９个孔；排间距１．２ｍ，孔底距１～１．２ｍ。凿岩巷内设计均为上向垂直扇形孔，每排设计８～１０个孔不等；排间距１．５ｍ，孔底距１．８～２ｍ。如图１、图２、图３所示。
（３）多分段一次拉槽爆破工艺。根据设计图纸及现场情况，为不影响后续施工，确保爆破作业安全。出于对施工作业过程中人员安全及后期出矿考虑，切割槽采用全高段分层爆破。四中段切割槽规全阶段高划分２次爆破完毕。这样可实现爆破空间的转移，实现切巷空间的由下向上分层倒替，避免因补偿空间不足影响爆破质量［３］。每次爆破结束后预留足够的出矿时间，根据现场实际补偿空间再进行下一次爆破。待各分段切割槽爆破回采结束且有足够空间满足爆破作业后进行正常排孔爆破，遵循“上分段先于下分段，且上分段超前相邻下分段３～４排（４．５～６ｍ安全间距）”的原则进行爆破。为减小爆破震动及爆后冲击波对地表构（建）筑物及井下采场周边设备、设施的影响和损坏，以及确保爆破质量，不留根底；部分排孔因设计孔深较深，为控制单响药量，爆破时采用同排分段爆破技术［４］，如图４所示。
总第６２１期现代矿业２０２１年１月第１期
图１ 采场中深孔布置平面（单位：ｍ
）
图２
兑换券制作
四分段采场中深孔排孔设计剖面
图３
四分段采场切割槽排孔设计剖面
图４ 四分段采场切割槽一次拉槽规划（单位：ｍ）
（４）爆破使用乳化颗粒，使用ＢＱＦ １００
装药器配套装药器专用半导体防静电输药胶管压风装药，采用非电毫秒导爆管配备特制起爆弹孔底
反向起爆［５］
（图５、图６、图７），排间微差、侧向挤压爆破技术落矿［
６］
。四分段切割槽一次爆破规划及需求见表１
。为预防因火工品质量及爆破飞石切断脚线破坏起爆网络，每个起爆弹壳内使用２发，采用串复式联接起爆网络（图８、图９）。
表１ 四分段切割槽一次爆破规划及需求
次序
中段／ｍ爆破区域消耗量／ｋｇ崩矿量／ｔ
１
－３３２．５
１Ｐ～９Ｐ１２８０１２２６．４７－３４５
１Ｐ～５Ｐ
６２０５９２．６１－３５７１Ｐ～２Ｐ，９Ｐ～１３Ｐ４８０４４０．９６－３７０１Ｐ～５Ｐ
５５０５１０．２合计２９３０
２７７０．２４２－３３２．５１０Ｐ～１３ｐ６３０５８０．２－３４５
６Ｐ～１３Ｐ１１９０１０９２．４－３５７３Ｐ～８Ｐ８３８７９５．１３－３７０６Ｐ～１１Ｐ
７９５７１０．３３合计
３４５３
３１７８．０
６
图５ 孔底反向起爆
４ 结 语
（１）多分段一次拉槽爆破技术在Ⅱ １４采场的应
马永斌等：
多分段一次拉槽爆破技术在分段空场嗣后充填采矿法中的应用 ２０２１年１月第１期
图６
起爆弹壳
图７
起爆弹加工
图８ 串复式连接起爆网络
用，未出现“崩管”、拒爆以及残盲炮等现象。爆破后爆破边界轮廓清晰，未出现超爆超采现象。因采用微差挤压爆破，爆堆相对集中，爆破块度均匀，符合铲装要求，达到了爆破预期效果，为后期大规模采出矿奠
定了基础。
图９ 现场串复式连接起爆网络
（２）相比较单一分段单次爆破，消除了下分段切割井堵塞的问题，人员不再去处理切割井，大大降低了安全威胁，保证了作业人员安全。
（３）爆破时矿石借助爆力及自重直接落至底部受矿巷内，可通过出矿进路铲运至溜井，减少了矿石的二次倒运，可大规模出矿，提高了铲装设备的台班效率。加快了工程进度，为后期充填及相邻采场提前形成生产能力赢得了时间，使企业获得了良好的经济效益及社会效益。
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）
（上接第８２页）导意义。
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