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摘要：无底柱分段崩落采矿法是在覆盖岩层下进行爆破及出矿，矿石损失贫化控制难度较大，对现场管理水平要求很高。本文结合无底柱分段崩落法现场应用实际，总结分析了现场施工过程中存在的困难和问题，研究解决方法，并对整个爆破出矿管理流程进行梳理，理论结合实际，形成了一套较为系统完善的管理体系，以期取得合理的损失贫化指标，提高矿石资源回收率。
关键词：无底柱分段崩落法；爆破管理；出矿管理
Applicationofsublevelcavingmethodinacertainironmine
YANChengtao
（JCHXMiningManagementCo.，Ltd，Beijingmiyun101500）
Abstract：Thenonpillarsublevelcavingminingmethodisblastingandminingundertheoverburdenstrata.Theorelossanddilutioncontrolisverydifficult，andtheon-sitemanagementlevelisveryhigh.Thiscombinationofsublevelcavingpractice，summarizesandanalyzesthedifficultiesandproblemsintheprocessofconstruction，researchsolutions，andtheblastingofadrawingmanagementprocess，combiningtheoryandpractice，formedarelativelyperfectsystemofmanagementsystem，achievereasonabledilutionandlossindexesinordertoimprovetherecoveryrateoforeresources.
Keywords：Sublevelcavingmethod；Blastingmanagement；Miningmanagement
1引言
无底柱分段崩落法开采具有结构工艺简单、机械化程度高、开采强度大、作业效率高、便于地压管理生产安全和采矿成本相对较低等优点[1][2]，在国内外矿山得到了广泛应用，特别是国内应用无底柱分段崩落法采出的铁矿石量达到了70%[3]。虽然各个矿山因矿体赋存情况不同，采用无底柱分段崩落法开采结构参数有所差异，但总体均是在松散岩层的覆盖条件下进行爆破出矿作业，损失贫化大是该方法存在的主要共性问题。针对采场结构参数和放矿工艺，国内的专家学者以及生产矿山做了大量的研究工作，以期降低矿石的损贫。本文重点探讨在确定的结构参数及放矿工艺情况下，如何解决现场生产过程中存在的困难和问题，建立较为系统完善的管理体系。
2存在的问题及解决措施
某矿为是一座露天转地下开采矿山，露天坑挂帮矿矿体为南北走向，走向长度500m~600m。挂帮矿164m～44m水平之间的主矿体采用分段空场法开采、44～-136m主矿体采用无底柱分段崩落法开采。对于厚大矿体，沿垂直走向布置，回采进路间距15m，阶段高度60m，分段高度15m。对于厚度小于20m的矿体，沿走向布置矿块，矿块长60m，分段高15m。
回采进路断面规格为4.2m（宽）×3.8m（高），采用Simba1354台车施工双机芯上向扇形中深孔，炮孔直径为76mm，排距为1.8m，孔底距2.6m，BQF-100装药器装入粒状乳化炸药。用4m3电动铲运机出矿。无底柱分段崩落法如图1所示。
图1无底柱分段崩落法
现主要在-61m分段进行回采，通过多年无底柱分段崩落法回采实践，摸索出一套解决现场实际问题的技术、管理措施，取得了较好的效果。
2.1眉线破坏
眉线是指回采进路前排爆破后下排爆破前所保留的顶板边界线，其完好与否直接影响出矿效果以及下排爆破是否成功。如眉线破坏严重，爆堆达到自然安息状态会把下一排炮孔堵住导致无法装药，会严重影响下一崩矿步距爆破效果及矿石回收率。眉线破坏示意图如图2所示。
图2眉线破坏示意图
2.1.1眉线破坏原因分析
导致眉线破坏的主要原因有以下几点：
（1）巷道顶板岩体节理裂隙发育、岩石破碎，进行爆破作业时，震动容易造成眉线垮塌；
（2）爆破施工不规范，孔口不装药长度过短、孔口装药密度过大或采用孔口起爆方式等均会造成爆破后的爆轰波和应力波集中在孔口部位，致使眉线被破坏；
（3）回采进路退采不均衡，当某条进路退采严重滞后，导致地压集中、显现明显，在这种情况下进行爆破，容易造成顶板跨落，眉线破坏。
2.1.2眉线破坏后处理措施
眉线破坏分两种情况，一是破坏程度较轻，后排炮孔未破坏，这种情况在出矿过程中正上方覆盖岩下降速度较快，出矿时可尽量铲取出矿口眉线破坏较小一侧，以延缓矿石贫化时间，但并不影响后排爆破；二是破坏严重，导致爆堆将后排炮孔堵住，无法装药，这时处理方法有以下几种：
（1）由于炮孔普遍采用的是扇形中深孔，存在一定的偏斜，爆破后，上部大块较多，在出矿后期经常会出现大块卡住放矿口的情况，这时如被埋住的炮孔露出、现场具备安全装药条件时，可进行装药爆破。这种方法较为常用，但大块卡口不可预见性强，容易导致矿石贫化加大。
（2）丢弃被埋住的炮孔，直接爆破再后一排炮孔，由于抵抗线加大，爆破效果较差，容易形成爆破衰减，导致悬顶或立墙。
（3）采用补孔爆破法进行处理，在埋孔排后2~3排处施工3~4排前倾孔装药一次爆破。这种方法施工效率较低，且一次崩矿步距达到2~3排，受铲运机铲取深度影响，矿石损失率较大。
2.1.3眉线保护措施
上述眉线破坏后的处理措施只能够减小影响，但最终都会增加矿石的损失贫化，降低生产效率。结合现场实际情况和经验总结，归纳了以下几种眉线保护措施：
（1）加强巷道施工质量控制，提升巷道自身稳定性，特别是采用光面爆破能够减少对周围岩石的扰动，增加围岩的自承能力，为眉线的完好创造条件。
（2）确定合理的回采顺序，采用平行退采或斜线退采方案，使应力分散，减少应力集中度。
（3）严格按爆破设计装药爆破，采用孔底起爆、W型孔口不装药长度以减少孔口装药密集度、保证炮泥堵塞长度。
（4）对于岩石条件较差矿体，采用合理的支护方式来保护眉线。
（5）其他还可以采用同排不同段（V型）微差爆破以降低爆破震动等方式来保护眉线。
2.2悬顶
悬顶是指炮孔装药爆破后，顶部矿石没有崩落下来，形成了一个与上分段稳固的矿石隔离层。
2.2.1形成悬顶原因分析
导致悬顶的主要原因有以下几点：
（1）因断层、爆破震动等原因，导致中深孔堵孔、结渣或错位，没有处理就进行装药爆破，或者是矿体节理裂隙发育造成爆破能量衰减，最终导致悬顶。
（2）因眉线破坏导致埋孔，直接进行后排孔爆破，致使最小抵抗线增大，爆破效果差，形成悬顶。
（3）爆破作业不规范，装药密度不够、未堵塞炮泥或堵塞长度不够，导致爆破效果差，形成悬顶；多排联崩时，雷管段位装错或连线不当，导致爆破顺序出差，形成悬顶。
2.2.2悬顶处理措施
悬顶一般采用爆破法进行处理，分为直接爆破法和补孔爆破法：
（1）直接爆破法：在保证安全的情况下，采用竹竿绑炸药包至悬顶下方进行直接爆破，通过爆破震动来处理悬顶处的细碎浮石，以保证后排装药爆破安全。
（2）补孔爆破法：通过在悬顶处正面或侧面相邻进路施工斜孔延伸至悬顶处，再进行装药爆破处理悬顶。
2.2.3悬顶预防措施
悬顶预防重点是在以下两个方面：
（1）及时检测处理中深孔堵孔、结渣及错位情况，针对节理裂隙发育地段要调整爆破参数；
（2）规范爆破作业，避免人为的原因导致悬顶。
3现场管理
无底柱分段崩落法开采受矿体赋存条件不同、矿山生产经营模式不同，采用的结构参数、放矿工艺也有所差异，但总体的原则是一致的，就是要保证三级矿量均衡、矿山生产平稳，控制损失贫化指标、提高工业矿石回收率。
各个矿山在生产经营过程中，一方面在持续开展结构参数及放矿工艺试验研究，以期取得更加先进的经济指标，保持技术创新和技术先进，从理论上来推动采矿工艺的发展；另一方面在进行技术研究的同时，更重要的是在既定的结构参数和放矿工艺条件下，如何组织现场生产，来实现确定的采场损失贫化控制目标，以保证矿山整体生产均衡平稳，并能够实时总结反馈现有技术的应用情况和应用效果，为进一步技术优化明确研究方向和提供数据支撑。
无底柱分段崩落法开采现场管理的重点是爆破管理和出矿管理，主要分为技术管理、现场施工管理以及统计分析三部分。
3.1技术管理
3.1.1建立采场台账
在进行采矿设计时，需要将分段矿体划分好采场（矿块），依据划分好的采场建立台账，采场台账的内容主要包括：①地质储量，地质情况简要说明；②采准、切割、中深孔、支护情况；③设计崩落量、设计崩矿量、设计出矿量、设计出矿品位；④周边采场情况、上部存窿矿情况；⑤技术经济指标。
3.1.2采场爆破出矿方案
明确采场回采顺序，作出书面的采场爆破出矿方案，方案内容包括：①采场情况简要说明，内容与采场台账内容基本一致；②采场回采顺序；③每个崩矿步距的爆破出矿指标；④火工品设计消耗情况；⑤爆破回采过程中可能出现的问题以及应对措施。
3.1.3规范技术交底
采场爆破出矿管理各个环节参与人员均要求进行技术交底，交底内容为采场爆破出矿方案及相关管理要求。针对不同人员，交底的侧重点要有所不同。
3.2生产组织管理
3.2.1采场爆破
落实爆破指令单制度，爆破指令单由区队长（值班长）根据上班采场情况以及当班出矿安排下达给爆破班，爆破班接指令后方可进行爆破施工，严禁无指令作业。为保证区队爆破指令符合现场实际，不影响各项作业衔接（如火工品计划及领用），要求区队管理人员做好交接班，全面掌握上班爆破出矿情况。爆破班接爆破指令后，严格按照爆破安全规程及爆破设计组织采场爆破施工，认真填写采场爆破台账、现场出矿牌，规范捡取出矿口截止品位样。
3.2.2采场出矿
落实派班指令单制度，派班指令单由区队长（值班长）根据上班采场情况、当班采场爆破情况以及当班出矿安排，下达给铲运机司机。铲运机司机接指令后方可进行出矿作业，严禁无指令作业。铲运机司机要严格落实全断面出矿要求，在出矿过程中要实时观察出矿口矿石质量情况（如发生较大变化，要立即暂停出矿，将信息汇报至当班区队长并听从下一步安排），认真填写派班指令单、现场出矿牌，规范捡取出矿口中间品位样（当出矿比达到90%、100%、120%、130%、140%、150%分别捡取出矿口品位样）。
3.2.3现场出矿牌
为了提高现场出矿管理的准确性和时效性，在出矿现场设置了出矿管理牌，主要反映的是爆破时间，设计出矿指标和实时实际的现场出矿指标。现场出矿管理牌如图3所示。
图3现场出矿管理牌
3.3统计和分析
按每个崩矿步距、每条进路、每个采场、每个分段，分别进行统计分析。主要内容为出矿比和出矿品位，目的是分析出矿比、出矿品位是否在合理范围内，发生变化的原因，为经验总结积累数据。
4结论
无底柱分段崩落法采矿法最主要的评价指标是矿石的损贫控制，某铁矿2012年由分段空场法开采转换为无底柱分段崩落法开采，该铁矿小构造特别发育、矿体分枝复合现象较为严重、矿体内穿插的脉岩较多，且处在露天坑挂帮矿开采阶段，地压变化较为频繁且不规律。在既定的采场结构参数和放矿工艺（经过了约1年的现场试验确定的）条件下，通过不断总结分析生产中存在的实际问题，研究落实精细化管理方法，工业矿石回收率由2012年的73.5%提升至2017年的83.7%。随着该矿挂帮矿开采结束，进入深部开展阶段，矿体逐步变得厚大，相信工业矿石回收率还有一定的提升空间。虽然采用同样的采矿方法，但每个矿山的地质条件、生产系统、生产经营模式不尽相同，在生产实际中所遇到的问题也不一样，采取的措施也不一样，但生产技术管理的方向和目的是一致的，就是降低损贫，提高效率。
参考文献：
[1]杨殿.金属矿地下开采[M].长沙：中南工业大学出版社，1999
[2]于润沧.采矿工程师手册（下）：冶金工业出版社，2009.3
[3]安宏，胡杏保.无底柱分段崩落法应用现状[J].矿业快报，2005.9
作者简介：
严成涛，男，1983年出生，本科学历，工程师，毕业于北京科技大学矿物资源工程专业。2007年入职金诚信，一直从事矿山生产技术管理工作，现为密云项目部生产、技术经理助理。