無底柱分段崩落采礦法懸頂產生原因及預防處理措施

陳 剛

（首鋼水鋼（集團）觀音山礦業分公司，貴州 六盤水 553000）

以四川省某鐵礦為例，其年產量為30萬t，主礦為傾斜中厚礦體類型，傾斜角為20°～45°。其中，礦體厚度為0.2m～30m，圍巖相對穩固，但是接觸區具有破碎的問題。采場參數為10×10×1.8,其中中深孔的孔徑尺寸為70mm。在實際生產過程中，由現場調查的結果來看，懸頂率達到了30%以上，而長期以來由于礦山缺乏安全感而出現了損失率較高的問題，所以預防和處理懸頂問題也成為該礦現階段必須要解決的問題之一。

1 懸頂問題產生原因

（1）切割槽設計高度不足。切割槽的設計是導致出現懸頂的主要問題之一。從技術應用角度上來看，回采進路對于下盤的退采環節會產生影響，而切割槽一般都設置在盤礦巖當中，而由于本身礦體的緩傾斜問題，導致切割槽的排面表現出矩形形式。由于降低爆破巖石的夾制作用，所以切割槽的高度設計應該大于排面的高度。但是，從實際的施工設計圖紙上來看，由于設計不合理或者地質勘測不到位等問題，出現了部分地段切割槽高度不足的問題，甚至低于10m，這樣一來就會導致隨著進路不斷退采而出現夾制作用不斷增加的問題，最終會導致出現懸頂的情況[1]。

（2）切割槽布置位置不合理。在本案例中，由于礦山切割槽被設置在上盤礦巖當中，所以其勢必會穿過破碎礦巖接觸帶，而當其穿過接觸帶時，則由可能會由于裝藥不足的問題而導致后期爆破形成的拉槽炮孔位置不理想，而切割槽的高度也無法達到預期的作用。這樣一來，形成的切割井較小而破碎巖體也會不斷冒落，這也嚴重影響了生產需求，導致后續生產不斷出現懸頂問題。

（3）中深孔設計深度不達標。中深孔設計深度不足的問題也是導致出現懸頂的重要原因之一。從該案例中我們可以看到，進路的不知參數為10×10，而規格為2.8×2.8，其中邊孔角為45°。在礦山生產炮孔的施工設計圖角度上來看，其施工設計的中心孔設計深度僅有11m～12m。同時，在實際的施工情況與結果上來看，由于其中有相當一部分炮孔在施工過程中沒有實現預計的設計深度，其出現的原因主要是由于采用了常規的YGZ鑿巖機，這種設備的缺點就是炮孔深度不斷增加時其實際的精準度與效率也會下降，所以當出現深度超過10m時，其誤差也會相應增加。

（4）爆破管理制度不完善。爆破管理制度不完善主要體現在采用設備應用過程中操作人員的專業素質與職業素養不足的問題。在采用YGZ鉆機時，由于其會隨著炮孔深度增加而出現精度下降的情況，但是該缺點本身是客觀存在的。另外，“打得少報的多”的問題普遍存在，導致后期應用過程中才發現實際深度不足的問題，已經難以進行擴充和彌補了。除此之外，后續裝藥填充難度大以及裝多少算多少的工作態度都是導致爆破管理問題頻發的主要原因。

2 懸頂問題的預防處理策略

（1）確保切割槽的設計與施工技術水平。首先，結合實際的工況條件來進行切割槽的設計與優化，重視切割槽矩形面的高度控制與結構參數的控制。在該項目當中，切割槽的實際高度必須達到14m左右，而切割槽形成的自由面必須滿足扇形炮孔的爆破需要；其次，在施工過程中要適當對現有的切割槽進行改進，特別是在上盤礦巖的接觸破碎帶控制過程中增加鑿巖量以及出廢量，這樣一來不但可以有效減少破碎帶所帶來的不良影響，同時也可以為安全生產奠定良好的基礎；最后，礦山礦體的形態是復雜多變的，所以接觸帶的破碎是在所難免的，這也為切割槽的控制帶來的較大的難度，所以在施工過程中需要選擇更具有針對性的礦巖條件來開展拉槽控制工作，第一種是利用平行深孔拉槽施工技術來進行處理，以切割巷作為拉槽爆破的自由面，另外一種方案則是平行扇形孔成槽法，這種方法在礦體形態較為復雜的工況條件中應用較為普遍，其特點是可以利用單條進路來進行切割巷的聯通作業，而平行扇形炮孔的排距為1.2m，所以其爆破后可以形成切割槽。

（2）確保深孔質量控制措施。根據崩落礦體的空間形態來進行扇形炮孔的設置，而深度也必須以實際爆破需求來進行設計，所以在出現分段的回采進路偏移問題時，其可能會出現重疊，也可能會出現實際形態的布置。所以，在出現炮孔錯位與變形時，需要及時對其進行處理，必要時可以采取補控的方式來確保裝藥質量。同時，結合實際破碎寬帶的情況來選擇一些其他的施工技術也是確保炮孔完整性的重要途徑與技術保障。

（3）引進先進設備與完善的管理模式。為了進一步提升中深孔的施工質量，就必須完善施工設計方面的改造工作，通過對設備進行更新的方式來優化施工技術應用水平是提升施工精度的關鍵。就像本案例當中的問題，由于采用了較為傳統的鑿巖機，其精度與效率都相對較低，無法順利滿足深孔施工的技術應用需求，所以無法體現出管理模式的應用價值。鑒于此，礦山應該及時更新其設備，通過加大投資或者租用的方式來更新設備，同時也需要對鑿巖爆破的管理制度進行改進，同時在確保工作效果的同時來對施工圖紙進行炮孔深度的控制，以此來提升制度管理的效果與應用作用。

3 側向傾斜孔處理懸頂技術方案

側向傾斜孔的懸頂處理是解決懸頂問題的主要方式之一。根據多年理論研究以及實踐生產經驗來看，目前國內處理懸頂問題的方法種類眾多。除了一般的自然冒落法之外，還包括有前傾孔處理以及擴孔藥壺方案等。除了具有一定的適應范圍與弊端之外，一些技術還具有成本較高的問題。比如說自然冒落法在應用過程中具有適用范圍不大的問題，其只能夠解決一些規模較小的懸頂情況，而處理后往往沒有進一步優化的策略，當然其優勢就是成本較低，經濟便捷。另外，氣球與藥包綜合作用法是用來解決一些規模不大且實際操作難度不高的懸頂問題，但是存在可靠性差的問題。相較于前面的方法，前傾孔處理方案是一種應用較為廣泛且綜合性能良好的技術類型。該技術類型的特點是通過相鄰進路來實現鉆鑿1～2排中深孔到懸頂的處理，以此來提升傾斜孔的裝藥部位，確保其事故處理效果。

4 結語

綜上所述，懸頂問題的出現不但會嚴重影響實際生產的流暢度，同時也會帶來施工效率下降、安全性下降的問題，更會嚴重影響經濟效益與社會效益。立足于懸頂問題的處理現狀，必須繼續加強設計人員的設計水平，重點提升施工人員的施工技術應用能力，不但需要確保切割槽的設計與施工，同時也要在深孔質量的控制中加強技術監管，持續引進先進設備與完善管理模式，以此來提升施工質量控制水平，解決懸頂問題的同時也為實現安全生產保駕護航。