浅孔采矿结束后,要放出一部分矿石作为顶柱爆破的补偿空间。为避免发生冒顶事故,应尽快进行顶柱爆破。一般顶柱采用硐室回收,其主要方案有 3种。
(1)主巷式
由于在采场的上水平留有顶底柱,通常在水平掘凿一层硐室,回收顶柱;在二段掘凿一层硐室回收底柱。
这时采用“主巷式” ,即在水平掘凿一条贯通矿体的硐室主巷,再在主巷中根据抵抗线布置成“丁” 、 “干”或“一”字形硐室;在二段以电耙巷道为硐室主巷,在两帮掘凿“丁” 、“干”或“一”字形硐室。其布置如图 4所示。
该方式工程量大、工期长、出碴距离远及劳动强度大。根据爆破需要放出矿房内的矿石,但很难把握采场空间,因此爆破效果也难以控制;但因不在采场内作业,通风好、物资供应及行人方便、采场内不积压大量矿石。
(2)多井式
对于一些顶柱靠近地表的采场,或上部水平已经采空崩落或无法进行硐室施工时,可采用“多井式” 。此时采场不能放空,要留有大量矿石作为施工平台,在采场内向顶柱掘凿若干便于下碴与行人的下碴行人天井,根据矿柱厚和抵抗线掘凿若干层硐室。硐室可采用“一” 、 “丁”或“干”字形,如图 5所示。
该方式施工管理简单、工期短、见效快,由于有施工下碴行人井,增加了自由面,破碎效果好,保证了后续出矿工作顺行;但人员在采场内行走作业,施工时通风效果不好,降低了安全性,而且采场积压大量矿石。
(3)混合式
有时因为矿块的特殊条件限制,采用以上两种方式均不适宜时,为保证生产的接续,采用多井与主巷式相结合回收顶底柱,如图 6所示。
该方式由于有两条井,通风效果好,人员不在采场内作业,行人上下通过天井,提高了安全性;又由于有下碴井,施工碎碴直接倒入采场,降低劳动强度,管理简单;但需掘凿硐室主巷,工期长、见效慢。
理论上,在天井施工的同时进行各段硐室回采施工,爆破时在起爆顺序上间柱先于顶底柱。但在实际生产中,由于人员、设备及生产进度等要求,往往不能按正常顺序进行。恰恰相反,顶底柱先回收,而间柱最后回采或作为永久损失。如果在顶底柱回收之后,再回收间柱就相当于窄矿体的回收,且比窄矿体回收更复杂、更不安全。
(1)二段有底柱回收
施工时在二段沿矿柱方向进行小耙道施工,按回收面积掘凿 1~2 个漏斗。如果原行人天井可利用,就用作行人通风;如果不能利用,就新掘凿一条行人天井。为保证安全,先在四段以上掘凿硐室,硐室施工可根据实际采用“丁”或“一”字形硐室,施工结束后再到三段进行切割施工,完成采矿作业。
该方式优点是机械化出矿程度高,能利用现有设备出矿,矿石回收效果好、数量大、质量好。能够在耙道里进行二次爆破,破坏少。但三段切割作业不安全。
(2)二段无底柱回收
如果原行人天井可利用,就用作行人通风;如果不能利用,就新掘凿一条行人天井。施工时为保证安全,先在三段以上进行硐室施工,可根据实际采用“丁”或“一”字形硐室,施工结束后,在二段聚矿井四周按回收面积进行开帮切割施工,完成采矿作业。
该方式虽然机械化出矿程度低,但能利用自重完成矿石运搬;矿石回收效果不好;在振动漏口进行二次爆破,作业危险、破坏性大、效率低。