中深孔分段強制崩落法在17號銅鎳礦的研究與應用

張洋　李永輝　張新華（新疆亞克斯資源開發股份有限3司　哈密　839000　長沙礦山研究院有限責任公司　長沙　410012）

中深孔分段強制崩落法在17號銅鎳礦的研究與應用

張洋①李永輝②張新華①
（①新疆亞克斯資源開發股份有限3司哈密839000②長沙礦山研究院有限責任公司長沙410012）

黃山東銅鎳礦17#礦區設計采用淺孔留礦法進行回采，主要回采17#礦體。實際上在17#礦體的上盤還有15#、16#兩條礦體，這2條礦體穩固性較差，同時含硅酸鎳較高，前期選礦回收率低，因此基本未予回采。隨著選礦工藝的改進，勢必要回采15#、16#礦體，由于礦體破碎，原有留礦法無法滿足回采要求，因此需要其他技術可行、經濟合理、安全高效的采礦方法，以此提高資源回收，延長礦區服務年限。

淺孔留礦分段中深孔強制崩落

1　地質概況

15#、16#、17#礦體位于6線至6～3線之間，17#礦體位于16#礦體下盤，15#礦體位于16#礦體上盤，礦體走向SEE、傾向NE、傾角35°～57°（平均約50°）；17#礦體礦脈長50m，厚度6～36m，平均約15m；16#礦體屬于厚大礦體長約100m，寬約60m；15#礦體長約140m，平均寬17m。15#、16#礦體含硅酸鎳。整個15#、16#、17#礦體760～810中段礦石量546 595 t，其中15#礦體Ni 0.56%、Cu 0.31%，礦石量105 971 t、16#礦體Ni 0.53%、Cu 0.34%，礦石量345 590 t、17#礦體Ni 1.06%、Cu 0.43%，礦石量95 034 t。

2　開采技術條件

810中段以上6～3線15#、16#礦體總礦石量88 600萬噸。整個設計范圍礦石量為638 600 t，礦石體重3 t/m3，松散系數1.6。礦塊中無大的構造發育，礦體之間存在蝕變帶，穩固性較差，上下盤圍巖屬中等穩固。15#、16#礦體不穩固～中等穩固，17#礦體中等穩固。760水平以下存在采空區，空區資料不詳實，空區頂板標高約754m，空區高度約16m，空區部分采用廢石充填，未接頂，地表允許塌陷。

3　采礦方法選擇

根據平剖面圖可知15#、16#、17#三個礦體之間有0.5～10m不等的低品位夾石，夾石品位在0.1%～0.25%之間，該部分夾石較破碎，單獨回采其中一條礦體，都會影響其他兩條礦體的回采，同時中間夾石難以剔除。因此在今后回采過程中將三個礦體綜合考慮，三條礦體作為一個礦體考慮，礦體長約70m，礦體厚約100m，傾角40°～50°。屬于傾斜厚大不穩固-中等穩固礦體。在采礦方法上三大類采礦方法在技術上均可以實現，各有優缺點。

3.1空場法

根據礦體的賦存情況，可采用大直徑深孔、分段空場、分段鑿巖階段空場。這幾種方法安全高效。要比目前所采用的淺孔留礦法在安全、效率上要好，但是本質一致，都需要為控制暴露面積、減少貧化，勢必都要留下大量的間柱及頂底柱。如采用這類方法，損失率在30%～40%之間，60萬多噸礦勢必要損失12～24萬噸。同時將留下大量的空區，后期再進行空區處理和礦柱回收，存在巨大難度。因此不考慮用空場法進行回采。

3.2充填法

根據礦體的賦存條件，可采盤區機械化、分段空場事后充填法。采用充填法回采在于礦石的貧化損失小。主要的缺點：①采場暴露面積難以控制。由于礦體不太穩固，在回采過程中還是存在頂板管理問題；②充填材料：根據目前礦區的生產現狀，無法實現尾砂充填，勢必要采用戈壁料或者廢石充填，在量上可能難以滿足，同時水源緊張也是問題之一；③充填成本高，工藝復雜。在生產過程增加一作業工序，間接提高生產成本，同時充填料將來充填空區，直接增加了成本。因此，綜合考慮不予采用充填法。

3.3崩落法

根據礦體的賦存條件，可采用無底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、分段中深孔強制崩落法、自然崩落法。無底柱分段崩落法投產快、安全、效率高，主要的問題是空區內的礦石回收，礦體主要賦存在760～810之間，因此需要在760進行大量出礦回收。因此不推薦采用。有底柱分段崩落法：不存在礦石回收的問題，高效、安全，主要問題在于該方法采切比大，一般情況在20m/kt左右。自然崩落法：生產成本低、安全。缺點在于前期的基礎研究較多、采準工程及支護量大、投產時間長。分段中深孔強制崩落法：結合了無底柱分段崩落法及有底柱分段崩落法的優點，高效、安全、投產期短，千噸采切比適中，能盡可能的回收崩落礦石。綜合各崩落法的優缺點以及礦區的實際生產情況，推薦采用分段中深孔強制崩落法。

4　分段中深孔強制崩落法

4.1主要結構參數

階段高度50m，分段高度12.5m，鑿巖巷道間距15m。垂直礦體走向布置。

4.2采準切割

分段斜坡道、分段沿脈平巷、溜井、鑿巖巷道、通風天井、切割巷道和切割井等。在礦體下盤布置分段斜坡道，分為兩段，760～772.5分段，785～797.5分段。分段沿脈平巷離礦體15m左右，同時布置一條溜礦井，分段平巷與溜礦井用聯絡道連接，在分段沿脈平巷中垂直礦體每隔15m布置一條鑿巖平巷，上下分段的鑿巖平巷對應布置。在礦體的上盤每條鑿巖巷道端部布置一條切割橫巷和切割天井。

圖1　

4.3鑿巖爆破

在采場上盤的切割橫巷布置平行中深孔，以切割井為自由面，進行爆破拉槽。中深孔鑿巖采用YGZ～90型鑿巖機進行中深孔施工，孔徑一般在55～75mm，在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，中深孔排距一般在1.2～1.6m，孔底距2.0～2.5m左右。按照從上往下的回采順序，上分段超前下分段15m，在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，以切割槽為自由面進行爆破，每次爆破2排，首采分段，每次爆破2排后出50%礦石，剩余礦石作為礦石覆蓋層，第二分段每次爆破2排，每次出70%，剩余礦石作為覆蓋層，第三分段開始，每次爆破2排，出礦量不大于爆破量。

4.4出礦

每分段爆破崩落礦石采用2m3鏟運機進行出礦，將礦石倒入溜井至760中段，再通過鏟運機轉運至760～710中段溜井，由710中段集中運輸。由于760以下基本尖滅，因此在760中段采用塹溝式底部結構回收該分段崩落礦石以及礦石覆蓋層。

4.5采場通風

分段中深孔強制崩落法是獨頭巷道中出礦，通風相對困難，雖然每分段通過回風井和斜坡道貫通，但鑿巖巷道較長，可以采用機械通風，在回采進路中，安裝局扇和風筒，采用壓入式通風，以稀釋獨頭巷道中的粉塵和有害氣體。新鮮風流向：通風線路為760中段平巷→斜坡道→回風井→上部中段平巷→8號豎井→地表。

4.6覆蓋巖層的形成

前期采用暫留礦石為覆蓋層，覆蓋層厚度不小于20m，后期隨著暴露面積的增大以及開采深度下降，頂板巖石自然冒落形成覆蓋層，礦石覆蓋層在760中段集中回收。

4.7安全措施

⑴掘進：由于礦體不太穩固，每次進場施工前必須先撬棒問頂，做好撬毛工作，防止浮石冒落砸傷人員。同時760下部存在原有老空區，無空區資料，因此760中段工程在施工時應邊探邊掘，如遇到有空區，通過掘進的廢石加以填充。

⑵通風：每次爆破后，必須進行強制通風，待炮煙符合各項指標后方可開展各項工作。

⑶出礦：由于前期采用預留礦石作為覆蓋層，因此在出礦時必須嚴格按照設計的出礦量進行出礦，嚴禁超量出礦及進入空區出礦，確保形成均勻、厚度20m覆蓋層。

⑷空區處理：由于礦體頂板距離地表較厚，同時為減少放頂費用，采用礦石作為覆蓋層，隨著開采深度下降，必然形成回采范圍面積的空區，為防止頂板冒落產生的沖擊波傷害人員、設備。因此在各條進路回采結束后立即采用磚砌墻、混凝土墻或者巖石阻波墻進行封閉。

⑸其他：隨著開采深度下降以及回采暴露面積，對形成的空區可能產生的移動范圍進行圈定，對上部可能產生影響的工程位置進行標識或封閉，盡可能防止無關人員進入。

5　采準工程布置

采場地點選擇資源可信程度高，具有代表性的礦段，經與公司研究決定，將采場布置在760中段6～6～3線之間，主要回采15#、16#、17#三個礦體。

圖3　772.5分段工程布置圖

表1　采準工程量表

續表1

圖2　785分層工程布置圖

圖4　760中段工程布置圖

圖5　鑿巖巷剖面圖

6　空區處理

由于礦體頂板距離地表較厚，為減少放頂費用，前期采用礦石作為覆蓋層，隨著開采深度下降，必然形成回采范圍面積的空區，為防止頂板冒落產生的沖擊波傷害人員、設備。因此在各條進路回采結束后立即采用巖石阻波墻進行封閉，確保了生產安全。

表2　

7　結論及建議

通過采用分段中深孔強制崩落法回采6線3條礦體，采場生產能力達到了1 000 t/d，取得了較好的技術經濟指標，現場實際生產損失率14%，貧化率18%，鑿巖效率45m/臺班。分段中深孔強制崩落法具有現場管理施工簡單、生產能力大、回采安全等優點，為生產提供了有效保證，延長了礦山服務年限，取得了良好的經濟效益和社會效益。目前該方法已在礦區厚大礦體中推廣應用。

［1］解世俊.金屬礦山地下開采〔M〕.北京：冶金工業出版社，2006.

［2］采礦設計手冊編委會.采礦設計手冊〔M〕.北京：中國建筑工業出版社，1992.

［3］楊建國，郭建平.分段鑿巖階段礦房法在遂昌金礦難采厚脈金礦段的應用〔J〕.江西有色金屬，2003（3）：24～26.

［4］烏魯木齊有色冶金設計研究院作的“黃山東17號銅鎳礦改擴建初步設計”.

收稿：2016-01-20

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.018