某銅礦緩傾斜薄礦體采礦工藝研究

王 偉

(涼山礦業股份有限公司)

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某銅礦緩傾斜薄礦體采礦工藝研究

王 偉

(涼山礦業股份有限公司)

以某銅礦緩傾斜薄礦體為研究對象，針對礦山試采階段存在頂板管理困難、冒頂片幫事故多發、礦塊生產能力低等問題，提出小礦房全面采礦法，以礦塊為一個回采單元，劃分成小型的礦房和礦柱，達到最優頂板管理，減少冒頂片幫事故，并提高礦塊的生產能力，取得了很好的效果，對其他類似礦山具有一定的參考價值。

緩傾斜薄礦體 小礦房全面采礦法 頂板管理

緩傾斜薄礦體在我國金屬礦山中占有相當大的比重，常見的開采方法有全面采礦法、房柱法、壁式崩落法、壁式充填法等[1]。采礦方法的選擇直接關系到礦山的安全管理、生產能力及經濟效益。在某銅礦試采階段，結合開采技術條件及工程現狀，提出了合理的采礦方法，保證礦山安全高效生產。

1 開采技術條件

礦區第四系松散堆積物及風化破碎巖體分為松散工程地質巖組；片狀、薄層狀、中厚層狀巖石分為軟質巖組；厚層狀及塊狀的巖石分為半堅硬～堅硬巖組。礦區內主要發育有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級結構面，據地質調查和鉆孔揭露，F1、F13斷裂帶為Ⅱ級結構面；次級斷層為Ⅲ級結構面；層理、節理裂隙以及風化裂隙等為Ⅳ、Ⅴ級結構面。礦區工程地質勘探類型屬第一類型(松散類)、第三類型，屬中等復雜程度。地層巖性較復雜，地質構造發育，巖體風化、剝蝕強烈，風化裂隙發育，風化帶厚度較大，普遍存在軟弱夾層和破碎帶，直接影響巖體穩定。礦區的火山-沉積變質巖以片狀、薄層狀、中厚層狀、塊狀結構為主，由松散類巖組、軟質巖組、半堅硬組、堅硬巖組所組成。礦巖物理力學參數見表1。

表1 礦巖物理力學參數

礦區主要充水含水層的容水空間特征為裂隙含水層(帶)，其勘探類型屬第二類。充水含水層(帶)與礦層基本為同一體，屬直接接觸，為直接充水礦床。礦體位于當地最低侵蝕基準面以上。主要充水含水層和構造破碎帶含水性弱，水文地質條件簡單，其復雜程度屬第一類型。

2 采礦方法選擇

采礦方法直接關系到礦山開采安全、生產能力、勞動效率、礦石的貧化和損失、礦石的開采成本及主要經濟技術指標。因此要根據礦體的賦存要素及開采技術條件，結合實際情況，綜合對比分析得出最優方案。該礦床開采方案主要依據礦體埋藏深度和礦種采用不同的開采方式，對貧鐵礦基本采用露采形式，對埋藏較深的銅礦體采用平硐、豎井開拓方式，疏排礦坑地下水。該銅礦初選3種采礦方法：淺孔房柱法、全面采礦法、單層崩落法。

通過對礦房的生產能力、采掘比、礦石的損失率和貧化率、工班效率、材料消耗等指標對比分析(表2)可以得出，單層崩落法較淺孔房柱法、全面采礦法生產能力略大，但損失率較高，采掘比也較大；全面采礦法與淺孔房柱法主要經濟技術指標都相差不大，但淺孔房柱法較全面采礦法生產技術要求較高，工藝較復雜，成本較高。最終對比優選出了普通全面采礦法。但在試采階段，普通全面采礦法礦塊生產能力低，頂板管理困難，發生了多起冒頂片幫事故，于是優化提出小礦房全面采礦法(圖1)。

表2 初選采礦方法的各項技術經濟指標分析表[1-2]

圖1 小礦房全面采礦法示意

小礦房全面采礦法具有以下特點：①采礦工藝和設備相對簡單；②沿礦體走向將階段劃分成若干個規則的礦塊，在將礦塊劃分成幾個礦房，每個礦房作為一個獨立的回采單元；③在回采過程中，可將貧礦或夾石作為礦柱；④采礦效率高，頂板暴露面積小，安全系數高，地壓管理及通風要求相對簡單。

3 采礦工藝

3.1 礦塊布置

沿礦體走向劃分礦塊，垂直走向布置礦房[1]，在礦體傾斜方向上，根據設備能力分段回采，中段高30 m，采場斜長60 m左右，礦房寬15 m，高為礦體厚度，間柱、頂柱、底柱均為2 m。

3.2 采切工程

中段運輸平巷沿礦體走向布置于礦體底盤脈外[2]，每隔15 m掘進放礦溜井，與切割平巷、切割上山銜接。自采場切割平巷向礦房切割上山，與上階段平巷聯接，作為回采的自由面和采場通風。

3.3 回采工作

3.3.1 回采順序

階段內采取后退式回采，礦塊內以礦房為一個獨立的回采單元[3]，回采工作自切割上山開始，沿礦體傾斜方向自下而上前進式回采，礦房之間超前15 m左右。

3.3.2 鑿巖爆破

采用YT28鑿巖機淺孔落礦，孔徑為34～42 mm，孔深2～2.5 m,排間距為0.7～1.0 m，孔距為0.8～1.2 m，每次推進距離為2 m,炮孔利用系數為65%～80%。爆破采用人工裝藥方式，選用φ32 mm乳化炸藥，導爆管微差起爆[4]，孔口用炮泥填塞，填塞長度不小于40 cm。礦石塊度為400 mm，大塊率為6%～8%。

3.3.3 礦石運搬

使用2DPJ-30型電耙絞車配0.3 m3梳式耙斗，效率為60～70 t/臺班，將礦石耙入溜井，由放礦溜井放入電機車中，運到地表。

3.4 通 風

采場采用FBD4.5/2×5.5型局部通風機配合自然通風，電耙司機位于風流的上風側。采場未形成通風系統前，不進行回采工作。采掘工作面進風風流中，氧氣不低于20%，二氧化碳不高于0.5%；采掘工作面的風源含塵量不超過0.5 mg/m3。采場開采結束后，及時封閉所有與采空區相通的巷道，以保障井下風流的充分利用。風流走向為運輸平巷—切割平巷—采場—洗刷工作面—礦房切割上山—上階段回風巷。

3.5 頂板管理及采空區處理

開展采區定期監測工作，記錄原始數據，制定應急處理措施。堅持敲幫問頂，清理浮石，消除“三違”現象,班組間做好跟班檢查記錄、交接班記錄。局部破碎帶采用錨桿金屬網作為臨時支護，網度為1.5m×2m，錨桿長2m，錨桿孔直徑為28～30mm。礦塊回采結束后回收礦柱，最后封閉采空區。

4 主要經濟技術指標

小礦房全面采礦法雖然增加了礦塊采切比，但降低了頂板管理難度，提高了采場安全系數，同時礦塊的生產能力提高了3倍左右，其主要經濟技術指標見表3。

表3 主要經濟技術指標

5 結 語

結合某礦山開采技術條件，對其銅礦緩傾斜薄礦體進行采礦工藝研究，采用小礦房全面采礦法，達到了頂板管理的效果，降低了冒頂片幫事故發生，提高了礦塊生產能力，改善了作業環境。由于礦山開采環境復雜多變，應加強現場地壓監測及采礦貧化率和損失率監管力度，以達到安全高效的目標。

[1] 王運敏.現代采礦手冊：中冊[M].北京：冶金工業出版社，2012.

[2] 陳國山.金屬礦地下開采[M].北京：冶金工業出版社，2012.

[3] 王 青，史維祥.采礦學[M].北京：冶金工業出版社，2001.

[4] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業出版社，1992.

2016-07-15)

王 偉(1965—)，男，工程師，615146 四川省涼山州會理縣。