緩傾斜中厚礦體高效開采采礦方法優(yōu)化選擇

王 亮，仵峰峰

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

緩傾斜中厚礦體高效開采采礦方法優(yōu)化選擇

王 亮1,2，仵峰峰1

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

針對(duì)某礦山緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)條件和礦山安全高效開采的生產(chǎn)要求，提出了多種采礦方法方案，通過(guò)技術(shù)比較，選用條柱上向分層充填采礦法進(jìn)行開采，滿足了礦山安全高效生產(chǎn)的要求。

緩傾斜中厚礦體；條柱上向分層充填采礦法；采礦方法選擇

某礦山為多金屬礦，礦體采用見礦采礦的挖硐式民采法開采，其中77～83線-130～-100 m的Ⅰ號(hào)礦體地質(zhì)儲(chǔ)量41.1萬(wàn)t，已采約16萬(wàn)t，剩余約25.1萬(wàn)t。礦體傾角15°～20°，真厚度10～18 m，平均品位：Ag 125.89 g/t，Au 0.93 g/t。礦體邊界不清，需要邊采邊探。礦巖穩(wěn)固性整體較好，局部裂隙發(fā)育，蝕變帶的穩(wěn)固性差，會(huì)產(chǎn)生局部不良工程地質(zhì)問題，開采中需要采取支護(hù)措施。

1 采礦方案選擇

根據(jù)該礦山礦體的賦存條件，可選用的采礦方法有房柱淺孔留礦法、點(diǎn)柱上向分層充填采礦法、條柱上向分層充填采礦法。

從經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)能力和技術(shù)的新穎性以及推廣適用性方面考慮， 建議采用條柱上向分層充填采礦法。該采礦方法的優(yōu)點(diǎn)有：

(1) 采場(chǎng)內(nèi)鑿巖爆破、出礦、充填可平行作業(yè)，互不影響；

(2) 充填體有較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間；

(3) 轉(zhuǎn)層時(shí)采場(chǎng)內(nèi)仍能進(jìn)行鑿巖爆破；有利于提高生產(chǎn)能力。

該礦山前期采空區(qū)充填后,下盤較完整的礦體可作為試驗(yàn)采場(chǎng)采用條柱上向分層充填采礦法回采,采場(chǎng)布置見圖1。

圖1 條柱上向分層充填采礦法

2 條柱上向分層充填采礦法

2.1 采場(chǎng)劃分及結(jié)構(gòu)參數(shù)

將礦體沿81線劃分為2個(gè)采場(chǎng)，采場(chǎng)長(zhǎng)75～80 m，采場(chǎng)間留4 m寬的隔離礦柱。采場(chǎng)內(nèi)垂直走向每隔13 m劃分為1個(gè)分條，每個(gè)采場(chǎng)劃分為6個(gè)分條，采場(chǎng)內(nèi)分條之間留2 m左右寬度的礦柱，礦柱寬度可根據(jù)采場(chǎng)穩(wěn)定性情況適當(dāng)調(diào)整。

分層回采高度為4～5 m，空頂高度為6～7 m。布置溜井的分條充填后空頂高為2.8～3 m,便于轉(zhuǎn)層后設(shè)備直接進(jìn)入采場(chǎng)，其它分層充填后的空頂高為2.2 m，便于鑿巖設(shè)備打垂直上向孔。

2.2 采場(chǎng)采準(zhǔn)工程布置

2.2.1 出礦系統(tǒng)

出礦設(shè)備為鏟運(yùn)機(jī)或裝載機(jī)，運(yùn)輸設(shè)備為汽車。從脈外運(yùn)輸大巷向采場(chǎng)布置出礦穿脈，出礦穿脈一般布置于采場(chǎng)中間。從出礦穿脈往上布置垂直溜井，每個(gè)采場(chǎng)布置兩個(gè)溜井。溜井底部為堆礦場(chǎng)，溜井之間留適當(dāng)?shù)V柱支撐，以保證溜井安全。礦石經(jīng)溜井直接溜入堆礦場(chǎng)，然后由鏟車鏟取，裝入汽車，由汽車運(yùn)輸至主溜井。

對(duì)于第一分層，采場(chǎng)出礦時(shí)鏟運(yùn)機(jī)從回采采場(chǎng)鏟礦后，經(jīng)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道運(yùn)至溜井出礦；對(duì)于其它分層，溜井分條充填后空頂高2.8 m，設(shè)備可自由運(yùn)行，其它分條充填后，空頂高2.2 m，在采場(chǎng)靠溜井的附近沿采場(chǎng)走向，將頂板上挑0.6～0.8 m，形成一條鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行通道，設(shè)備由該通道進(jìn)出分條鏟裝礦石。

2.2.2 設(shè)備進(jìn)出采場(chǎng)工程

在每個(gè)采場(chǎng)布置有溜井的分條,沿礦體下盤設(shè)設(shè)備上山，礦體傾角為18°，設(shè)備上山傾角一般為礦體傾角，既可上下現(xiàn)有設(shè)備，也可上下1.5 m3鏟運(yùn)機(jī)。-100 m中段設(shè)設(shè)備聯(lián)絡(luò)硐室。轉(zhuǎn)層時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)可停留在設(shè)備上山中。

2.2.3 采場(chǎng)回風(fēng)充填人行工程

每?jī)蓚€(gè)分條共用一個(gè)回風(fēng)充填上山(井)，因?yàn)樵O(shè)備上山可兼做回風(fēng)充填用，因此每個(gè)采場(chǎng)還需布置2個(gè)回風(fēng)充填上山(井)。回風(fēng)充填井隨回采消失。作為采場(chǎng)的充填上山(井)，充填管道從-100 m經(jīng)該回風(fēng)充填井進(jìn)入采場(chǎng)空區(qū)進(jìn)行充填。轉(zhuǎn)層時(shí)，又作為采場(chǎng)鑿巖爆破人員進(jìn)出采場(chǎng)的通道。

采場(chǎng)人行通道有3個(gè)，一個(gè)是設(shè)備上山，另兩個(gè)是采場(chǎng)回風(fēng)充填上山(井)。

2.3 采場(chǎng)回采

2.3.1 回采順序

采場(chǎng)由下向上逐層依次回采，每一分層基本保持在同一個(gè)水平。一個(gè)采場(chǎng)共有6個(gè)分條，回采順序由采場(chǎng)兩端向中央逐分條回采，每2個(gè)分條組成一個(gè)回采充填單元，采場(chǎng)一般分為3～4個(gè)步驟回采完畢。鑿巖、爆破、出礦、充填工作分別于不同的分條內(nèi)進(jìn)行，實(shí)行分條內(nèi)集中鑿巖、集中爆破、集中出礦，然后分條獨(dú)立充填。

2.3.2 礦柱的大小

在兩個(gè)采場(chǎng)之間留4 m寬的永久隔離礦柱。分條之間在相鄰分條充填完畢后，再擴(kuò)刷臨時(shí)礦柱，永久礦柱寬為1.8～2 m。

為了提高回采采場(chǎng)的安全性，在每分條回采時(shí)，增加2～2.2 m寬的臨時(shí)礦柱，使礦柱的寬度為4 m，待這部分礦石回采結(jié)束后，最后擴(kuò)刷臨時(shí)礦柱，臨時(shí)礦柱的回采高度比該分層充填的高度小0.3～0.5 m，在充填后，臨時(shí)礦柱的根生在高強(qiáng)度的膠結(jié)充填體內(nèi)。

2.3.3 鑿巖爆破

采場(chǎng)充填后，空頂高為2.2～3 m，采用YSP45鑿巖機(jī)或其它上向鑿巖機(jī)打上向垂直孔，孔深4.3～5.3 m，孔徑40～65 mm，爆破高度為4～5 m。爆破參數(shù)依所選設(shè)備而定，分條內(nèi)采用集中鑿巖、集中爆破。

臨時(shí)礦柱采用淺孔鑿巖機(jī)打水平炮孔垂直分條布置，孔深2～2.5 m，孔徑為38～40 mm，孔間距為0.8～1.2 m，抵抗線為0.6～0.8 m，爆破采用Φ32 mm卷藥，微差爆破。臨時(shí)礦柱的擴(kuò)刷采用集中鑿巖、集中爆破。

2.3.4 采場(chǎng)出礦

分條集中爆破后，再進(jìn)行集中出礦。采場(chǎng)出礦為鏟運(yùn)機(jī)或裝載機(jī)從各分條鏟裝礦石后運(yùn)至溜井，由溜井放入-130 m堆礦場(chǎng)，再由鏟車鏟入汽車，由汽車運(yùn)至主溜井。

2.4 采空區(qū)充填

首先從-100 m把充填管道從回風(fēng)充填上山接入采空區(qū)，然后用編織袋裝砂砌擋墻。由于底部已經(jīng)沒有礦需要回采，因此，第一分層不需要膠結(jié)充填。一個(gè)分層空區(qū)分次充填完，每次充高80 cm，水泥添加量為50～80 kg/m3，最后一次采用高強(qiáng)度的膠結(jié)充填料充填，充填料中水泥添加量為320～350 kg/m3，充填高度為0.5～1 m。

其它分層的充填工藝和本分層相同，水泥添加量根據(jù)第一分層使用情況進(jìn)行調(diào)整。

2.5 采場(chǎng)轉(zhuǎn)層

分層回采結(jié)束后，先架高該分層的鋼溜井和濾水井，并將設(shè)備移至設(shè)備上山，然后進(jìn)行充填，完成該分層的轉(zhuǎn)層工作。鋼溜井直徑為Φ2 m、鋼板厚7～8 mm，由長(zhǎng)1.2～1.5 m的兩塊半圓形鋼板焊接而成。

2.6 采場(chǎng)通風(fēng)

采場(chǎng)通風(fēng)比較簡(jiǎn)單，新鮮風(fēng)流經(jīng)濾水井進(jìn)入采場(chǎng)，污風(fēng)由回風(fēng)充填上山和設(shè)備上山排至-100 m，由回風(fēng)充填上山排至地表。裝礦場(chǎng)污風(fēng)由溜井和設(shè)備上山排到-100 m回風(fēng)巷。

2.7 采場(chǎng)頂板管理

每次鑿巖爆破后、出礦之前，清理頂板浮石、松石，局部不穩(wěn)固地段采用錨桿或錨網(wǎng)支護(hù)。確認(rèn)安全后才能在頂板下進(jìn)行作業(yè)。

2.8 回采勞動(dòng)組織

設(shè)鑿巖爆破工作隊(duì)、出礦工作隊(duì)和充填工作隊(duì)，分別完成鑿巖爆破、出礦和充填工作。鑿巖每班3臺(tái)鑿巖機(jī)，4～5個(gè)人，每天2～3個(gè)班作業(yè)，完成300～450 t/d的鑿巖爆破工作量。出礦每天3班作業(yè)，每班1～2臺(tái)設(shè)備出礦，2～3個(gè)人。充填成立專門的充填工作隊(duì)，負(fù)責(zé)充填管道架設(shè)、充填擋墻架設(shè)、濾水井和鋼溜井架設(shè)及充填等一系列工作，2個(gè)采場(chǎng)的充填工作需3～4人。

3 結(jié) 論

緩傾斜薄礦體屬于難采礦體，采用充填采礦法回采時(shí)往往，采礦效率低。本文通過(guò)對(duì)礦體開采技術(shù)條件的分析研究，提出了條柱上向分層充填采礦法，滿足了礦山安全高效開采的要求，本設(shè)計(jì)充分考慮了礦石價(jià)值低、要求生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)能力大、實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的礦山具體特點(diǎn)，為礦山創(chuàng)造了良好經(jīng)濟(jì)效益。

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2017-06-17)

王 亮(1986-),男,山東煙臺(tái)人,碩士,采礦工程師、一級(jí)礦業(yè)建造師,主要從事帷幕注漿防治水技術(shù)、礦山開采建設(shè)安全技術(shù)、工程爆破技術(shù)應(yīng)用與研究, Email:164355236@qq.com。