無底柱分段崩落法殘礦回收技術研究

仵鋒鋒，肖鳳元，賈文義

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；2.陳巴爾虎天寶礦業有限責任公司，內蒙古 呼倫貝爾市 021000 )

1 問題的提出

某銻礦前期采用無底柱崩落法回采，近幾年改用上向進路充填法采礦，崩落法從上往下逐層回采，充填法從下往上逐層回采，在兩種采礦方法的交接處存在兩種采礦方法的銜接問題。無底柱分段崩落法的高貧損率，采場金屬損失較多。面對資源逐漸枯竭的現狀，為延長礦山服務年限，增加公司經濟效益，公司研究決定對原崩落法有回收價值的殘礦進行回收。

由于崩落法的崩落散體直接覆蓋于充填法礦體的頂部，崩落散體對充填法頂部礦體的開采造成極大的安全威脅，因此，需要采用一些特殊的措施提高礦石回收率，降低生產成本，達到提高礦山經濟效益的目的。在對殘礦進行分析研究后，提出了“間距充填崩落法聯合開采采礦法”。

2 回采方案

充填法回采到距崩落法工作面6～7 m時停止回采。充填法采場的最后一個分層原則上全部充滿，但也可以根據崩落法的設計預留部分空區不充填，作為崩落法掘進時的補償空間。上部6～7 m高的原礦和原礦上部的可采殘礦一起用崩落法回采。在原礦下部施工回采巷道，上部2.5～3.5 m原礦作為回采巷道的護頂層。為減少原礦損失，回采巷道工程之間的礦柱先采，礦柱寬3.5 m左右，且礦柱上部采成一個底角為50°的三角形，如圖1所示。礦柱采完后，用強度較高的充填體充填，由于是三角形頂，便于充填接頂，接頂的效果會較好，并且三角形部分的原礦也不會被損失，有利于提高原礦回收率。在回采巷道內向上打中深孔，中深孔前傾75°，每次爆破一排。根據爆破原礦量及上部應回收的殘礦量確定該排的出礦量。采用小鏟運機出礦。

2.1 采場構成要素與采準工程布置

采場寬為礦體厚度，長為50～70 m，銜接礦體高6～7 m。

利用上向進路干式充填采礦方法的現有工程，并根據各礦塊的具體情況，在礦塊的一端、上盤或下盤布置采場聯絡道，從聯絡道向礦體布置進路。利用現有溜井出礦，人行道和回風巷、出礦聯絡道等工程依各礦塊的特點進行布置，原則上盡量利用現有工程。

2.2 回采工藝

采場采準聯絡道完成后，在聯絡道的一翼，沿礦體走向或垂直于礦體走向布置一期回采進路，見圖1。一期進路間距5.5 m，進路斷面的形態為楔形，楔形下部為3 m×2.2 m的矩形，上部為3 m×1.8 m的三角形，三角形底角為50°。一期進路回采時可一次掘進，也可分次掘進。三角形兩邊的炮孔要求光面爆破，盡量保持兩邊平整。一期進路回采完畢后，采用膠結充填并接頂。膠結充填的強度要求比進路充填強度高，要求每立方米膠結充填料添加水泥220～250 kg，并盡量搗實，以確保充填強度達到了3～3.5 MPa，以便確保中深孔回采時礦柱及頂板的安全，確保礦石可得到最大限度的回收。充填體的強度及接頂的好壞是上分層礦石及殘礦能順利回收的前提條件。施工過程中，需要嚴格按照設計要求進行。

一期進路充填完畢后，在充填體之間掘進二期鑿巖巷道，巷道規格為2.5 m×2.6 m。掘進二期鑿巖巷道時，邊孔距充填體要控制在0.6～0.8 m之間，這樣礦石可爆下來，充填體也不會被破壞。

采用中深孔鑿巖機鑿巖，炮孔直徑60 mm左右，孔深3～5 m，要求周邊孔距充填體0.4 m以上，每排炮孔前傾15°。采用Ф45 mm的藥卷裝藥爆破，靠兩邊的炮孔比常規孔少裝藥2～3卷。

圖1 間距充填崩落法聯合開采采礦法

采用T2機出礦時，鏟裝距離短，易造成礦石損失。建議選用小型鏟運機出礦?？刹捎?.4 m3微型鏟運機或者0.75 m3的小型鏟運機出礦，最好是采用遙控鏟運機出礦控制是決定貧化損失的主要因素之一。每排的出礦量要根據當排的崩礦量及當排上部應出的殘礦量來確定，應做好詳細出礦計劃表。另外，出礦時，應做好出礦統計，并實時監測出礦品位，試采一段時間后，根據實測情況調整各排相應出礦計劃表。

新鮮風流從人行進風巷及采場聯絡道進入采場，經過工作面后，由回風巷道排出。由于回采為獨頭工作面，可采用局扇或高壓風輔助通風，爆破后一般通風30 min后方可進入觀察，待炮煙排凈后，方可進入工作面作業。各采場的通風方式可能不同，每個采場應根據具體的條件設計通風方式。

為保證作業安全，采礦過程中應采用如下頂板管理措施：

(1) 較穩固的進路采用全斷面一次回采進路,局部不穩固的預留臨時點柱回采進路，再退采回收臨時點柱，支護后再充填,靠近上下盤不穩固頁巖的進路減少進路尺寸進行回采；

(2) 在不穩固地段，采用錨桿支護或噴射混凝土支護，個別位置采用木立柱支護，木立柱同時起報警作用；

(3) 采場放炮盡量選擇在交接班時間，且要通知相鄰采場，使作業人員處在安全位置；

(4) 對采場頂板要仔細進行敲幫問頂，尤其在放炮以后；

(5) 采場聯絡道采用噴射混凝土支護或噴混凝土加錨桿支護。

2.3 生產能力與采礦成本

采場平均生產能力為1500～2500 t/月，主要取決于鏟運機出礦能力及處理大塊的工作量和處理時間對出礦的影響。

采礦直接成本包括鑿巖、爆破、出礦、支護、設備零件以及風、水、電等。2012年礦山的成本為174.4元/t，其中充填成本為120元/m3，分攤到礦石為45.11元/t?？紤]中深孔崩礦，回采成本降低5元/t礦，則中深孔回采原礦成本為124.3元/t。殘礦回采不需要鑿巖、爆破、支護和采準工程等附加費用，因此殘礦采礦成本定為93.3元/t。

3 結 語

嚴格控制掘進斷面的形狀和保證充填接頂質量是本方案的關鍵。對于一些欠穩固的礦體，一定要加強支護，這關系到崩落法回采時的安全及有效控制原礦及殘礦的回收率。針對20～29線之間礦體的回采，原礦回收率每提高一個百分點，將增加礦山經濟效益300萬元。

參考文獻：

[1]劉聲雷，王 兵，寧 革，等. 膠結充填后礦柱回采方案的制定與應用[J]. 山東冶金，2013,35(3)：33-35.

[2]馮 壹，劉方求，鄭劍洪.難采厚大破碎礦體采礦方法試驗研究[J].采礦技術，2011,11(6)：9-10.

[3]劉 讓，程 涌.金屬礦山礦柱回采技術及安全措施[J].工程技術，2009(32)：323-324.

[4]方勝勇，姚根保.鳳凰山銅礦殘礦資源回收的實踐[J].岳陽師范學院學報(自然科學版)，2000,13(2)：40-43.

[5]柯麗華, 葉義成, 許夢國, 等.殘留礦柱回收工藝技術及經濟分析評價[J].西部探礦工程，2003,80(1)：85-86.

[6]游 勛.金鑫金礦殘礦資源回收方案優選及其安全性評價[D].贛州：江西理工大學，2012.

[7]胡 磊.老窿殘礦開采技術優化研究[D].湘潭：湖南科技大學，2008.