??? 20世纪80年代以前，铜绿山矿井下一直采用上向水平分层充填法开采。由于其回采工艺复杂，作业安全性差、生产能力低、采矿成本高，为了改变这种状况，矿山试验采用大直径深孔采矿法，并于1995年获得成功。目前Ⅲ号矿体应用大直径深孔采矿法的比例按矿石产量计算高达60％，其余采用分层充填法开采。

??? 通过10年多的实践，铜绿山铜铁矿大直径深孔采矿工艺获得了改进和完善，取得了一定的经验，同时也存在着不少问题。以下就目前应用的工艺做一简要的叙述，对其存在的问题及原因进行初步研究。

1? 铜绿山矿大直径深孔法应用现状

1.1? 采场结构参数

??? 矿山中段高度为60m。采场垂直走向布置。每个采场宽10m，长为矿体厚度，约40～50m。沿采场轴线平行布置两条凿岩硐室。其断面为4m×3.5m。硐室之间留2m宽的条柱，并隔8—10m用联络道贯通。采场下部采用堑沟底部结构出矿，底柱高9m。采场布置见图1。

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1.2 标准切割工艺

??? 标准工程主要包括分段巷道、出矿穿脉、出矿进路、出矿溜井、凿岩硐室、联络道。中段出矿巷道布置在矿体脉外，从中段出矿巷道向矿体内掘出矿穿脉，出矿进路在出矿穿脉中每隔10 m以45°掘到采场拉底巷道。采用堑沟式底部结构。掘进时，从中段出矿巷道向矿体内掘出矿进路，每个出矿进路的间距为10m，然后掘进拉底巷道和堑沟。堑沟下部宽3 m，上部宽10m，高为9 m。

1.3? 凿岩爆破工艺

1.3.1? 凿岩工艺

??? 采用瑞典Atlas公司生产的Simba261潜孔钻机(国产T—150潜孔钻机作为备用设备)凿岩。在硐室内钻凿下向平行炮孔，钻孔直径Φ165 mm，孔深约40m。炮孔排距2.7—3.0m，孔距0.5～3.0m，边孔距0.5m。沿采场轴向布置4排炮孔，其关系见图2。

1.3.2? 爆破工艺

采场爆破采用后退式侧向阶梯崩矿工艺。其主要工艺过程为：先在采场中部用VCR法爆破超前形成高8～10m的切割槽，井以此为自由面，分段向两侧爆破至采场边界；然后向上拓展切割槽，再依次分段向两侧爆破。回采至采场上部7—10m后，对上部矿体进行一次破顶爆破。其工艺过程见图3。???

切割槽面积为6m×10 m，孔距2m，排距2m。采用高威力乳化油炸药球状药包分层爆破。药包埋深2.1 m，药包填塞厚度1.8—2m。分层崩矿高度3 m，崩矿量约800—1000t

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??? 侧向炮孔的孔距2.5m，排距3m。采用重铵油炸药分段向采场两侧进行多排微差爆破。

??? 每次爆破4排孔，分段崩矿高度3 m，崩矿量为1150t。为了简化工艺，侧向爆破每个孔的装药结构相同。每孔装药37．5kg(12.5kg/袋)，每次最大单响药量为600kg，炸药单耗为0．52 kg/t。其装药结构见图4。

??? 侧向爆破结束后，对采场上部7—10m厚矿体进行一次破顶爆破。起爆时首先起爆切割槽，其余部分采用多排微差爆破。崩落矿石9000-13000t，最大单响药量为5000-6000kg，炸药单耗高达

0.55，0.65 kg/t。

1.4? 采场出矿和充填工艺

??? 回采崩落下来的矿石，通过采场底部的集矿堑沟溜到出矿进路，用斗容2.0m3WJD-2.0型电动铲运机将矿石运出。

??? 回采分两步进行，第一步回采矿房(隔二采一)，充填后再回采矿柱。矿房采用全尾砂膏体胶结充填；矿柱回采结束后，在其底部先用全尾砂膏体胶结充填10 m厚的隔离层后，再用非胶结尾砂充填。

1.5? 主要技术经济指标

??? 铜绿山大直径深孔采矿法的主要技术经济指标见表1。

2? 大直径深孔法应用存在的主要问题

??? 通过十余年的应用，铜绿山铜铁矿不仅熟练地掌握了大直径深孔采矿技术，并在爆破工艺方面作了进一步的完善和改进，将全断面侧向爆破工艺改为后退式分段侧向爆破工艺，对提高采场的稳定性起了很大的作用。

??? 然而，近年来由于矿体赋存条件的变化，以及采矿工艺环节存在的诸多问题，严重地约束了该工艺的应用，对矿山生产的发展和稳定供矿都产生了影响。

??? 调查表明，该采矿方法应用中主要存在如下问题。

2.1? 采场垮塌冒落严重

??? 近年来，尤其是在-305m水平以下，矿体稳固性变差。VCR法采场片帮、垮塌、冒落严重，个别采场甚至冒落到了上中段，严重地影响了安全回采，并造成很大的采矿贫化损失。

据对2005年矿山应用大直径深孔法的采场调查表明，所有采场均出现过不同程度的垮塌(各采场垮塌冒落情况见表2)，以下以7312、7319、7322采场为例予以说明。

??? (1)7312采场：该采场是问题最严重的采场之一。受含云母矽卡岩的影响，在回采爆破中采场两帮出现局部片帮。破顶后采场两侧出现大面积片帮、垮塌，同时引起凿岩硐室的条柱垮塌，一个星期后硐室顶板冒落，并向上发展，直至上部6305采场(普通法)的底部及采场的工作面。冒落高度达20m以上。

??? (2)7319采场：由于采场下盘矿体倾角发生变化，而拉底未将其全部揭露，该部分打的孔全为盲孔，结果爆破时未能将该部分爆下，并影响到上部矿体爆破不充分。

??? (3)7322采场：受矽卡岩的影响，仅上采了一半。回采时采场边帮朝7320采场方向垮塌，采场破顶后，则产生大面积冒落。

2.2? 相邻采场开采困难

??? 由于矿房回采时采场片帮、垮塌严重，相邻采场的矿体受到严重破坏，导致相邻采场开采十分困难。据初步统计，目前约有10余个采场，近110万t矿石受此影响而开采困难。矿山曾在6321、V2采场做过尝试和努力，终因凿岩困难或采场垮塌严重而不得不放弃回采。

2.3? 凿岩工作紧张，凿岩质量降低

??? 由于采场片帮频繁、矿石损失严重，造成不少采场提前结束，致使回采工序发展速度过快，紧迫凿岩工序，使凿岩工作十分紧张、被动。而凿岩工序匆忙赶进度，又因质量问题影响回采爆破效果，从而形成恶性循环。

3? 大直径深孔法应用问题的研究

??? 上述问题严重地影响了矿山生产，不仅造成了资源的浪费，降低了企业的效益，还直接影响着矿山人员、设备的安全。调查研究表明，铜绿山铜铁矿大直径深孔法应用中的系列生产问题主要源于以下几个方面的原因。

??? (1)凿岩偏斜率高。由于铜绿山矿钻机使用年限长(8年)等诸多原因，凿岩偏斜率很高。据7318采场初步统计，凿岩偏斜率高达8.4％，个别孔下部偏斜到出矿沿脉中，偏斜距离高达3—4m。另外，从6302采场统计，采场凿岩87.5％的边孔出现较大的偏斜，整体向外偏斜，所有孔成为盲孔。

??? 凿岩偏斜率大可导致以下严重后果：①实际爆破参数紊乱：设计的爆破参数失控，造成有的炮孔孔距过小，有的炮孔孔距过大；为避免拒爆，不得不使用过量装药(据对6302采场初步统计，侧向崩矿单耗达0.59kg/t，最大达0.88 kg/t)。炮孔的孔距参差不齐，爆破块度级差大，爆破效果差。②引起采场片帮：个别或整排边孔偏斜到相邻采场，爆破时必然将相邻采场矿体爆下，造成采场暴露面积过大，而引起采场片帮甚至大面积塌落，严重地削弱了采场的稳定性。③破坏相邻采场矿体：如上所述，炮孔偏斜到相邻采场，爆破时将相邻采场矿体带下，从而破坏了相邻采场矿体的完整性和稳定性，致使相邻采场开采困难。

??? (2)采场破顶爆破规模过大。据我国大直径深孔采矿法矿山大量应用统计表明，爆破是影响采场稳定的主要环节之一，一般而言，采场最大单响药量宜控制在600-800kg内，每次爆破规模宜控制在2000kg内。而铜绿山铜铁矿的岩性仅属中等稳固，控制爆破规模更为重要。然而在铜绿山铜铁矿采场破顶时，爆破规模达6000-9000kg(崩落矿石达9000、13000t)，爆破规模超过上述要求的3-4倍!调查分析认为，这是铜绿山矿采场与硐室大面积垮塌的直接诱因。

??? (3)采场边界失控。采场边界失控一方面会增大采场的暴露面积，削弱采场的稳定性，另一方面还会造成对相邻矿体的破坏，导致相邻矿体开采困难。调查表明，铜绿山矿采场边界失控严重，主要原因有：①边孔与采场边界的距离不合理：边孔与采场的边界铜绿山矿一般设计为0.4-0.5m。根据我国矿山对Simba261潜孔钻机偏斜率调查表明，该机大部分偏斜率在2％左右，亦即45 m孔深偏斜距离为0.9m。而如前所述，铜绿山矿凿岩偏斜率均大于2％，大部分边孔必然会穿入相邻采场的矿体，从而导致爆破时采场边界失控。②边孔装药结构不合理：根据国内应用的经验，为确保采场边界爆破规整，维护采场边帮的稳定性，边孔一般采用不耦合装药控制爆破的方法。然而，铜绿山矿为简化工艺，其边孔与其它孔一样，采用全耦合装药的方法，由此造成采场边帮较大的破坏。

??? 由此认为，铜绿山矿大孔采场边界失控是其生产问题的主要诱因之一。

??? (4)围岩稳固性降低。铜绿山矿在-305 m水平以下矿体稳固性逐步变差，尤其受岩性较差的含铜矽卡岩频繁穿插，稳固性整体下降，并在局部呈极差的状况。如5309采场在凿岩硐室拉开后就出现垮塌，而被迫放弃了回采。调查认为，围岩稳固性降低也是采场频繁片帮、垮塌的原因之一。

4? 安全问题治理途径

??? 解决上述问题的核心要点、重点是要根据矿山开采条件，完善凿岩、爆破与采矿方法工艺，使之更适合矿山的生产，以提高采矿安全性、降低采矿成本、减少采矿贫化损失，提高采场生产能力。

??? 另外，应建立适用的采矿安全预警和防范系统，根据围岩不同稳固性的级别，揭示不稳固或危险的部位。然后根据围岩不稳固、危险的部位和状况，在设计和开采施工前，提出安全预警和防范措施，指导合理的设计和施工，有效地避免和防范事故的发生。

??? 只有这样，才能确保矿山当前安全、稳定、持续的生产和三期工程安全顺利地开采。

5? 结? 语

??? 在铜绿山铜铁矿的地质品位随开采深度逐步降低的情况下，应用大直径深孔高效采矿技术开采厚大矿体是今后主要的发展趋势，而加强其现代安全科学技术的研究，提高大直径采矿法凿岩质量、改进焊破参数与爆破、回采工艺，建立适用的采矿安全预警和防范系统，有效地解决大直径深孔采矿法目前的安全生产问题，是确保当前持续稳定地供矿及三期工程顺利开采的关键环节之一。