深孔（中深孔）階段礦房采礦法在金屬礦床薄礦體中的應(yīng)用

石 良

（新疆地礦局第七地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏蘇 833000）

厚大礦體（急傾斜）及極厚的水平和緩傾斜礦體開采過程中，多是應(yīng)用深孔（中深孔）階段礦房采礦法，在薄礦體中應(yīng)用較少。而本文采用深孔（中深孔）階段礦房采礦法對新疆某鐵礦平均厚度為5.58米的薄礦體進(jìn)行開采取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為同類型礦山開采提供了有益參考，現(xiàn)結(jié)合實(shí)踐展開分析。

1 新疆某鐵礦中礦體及礦石特性概述

礦體長度1032米，厚度2.03m～9.96m，平均5.58m；形態(tài)呈層狀；礦體平均品位TFe26.74%，為貧鐵礦石，傾向150°～165°，傾角60°～70°；礦體埋深0～253米。礦石結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)粒狀（中粗）結(jié)構(gòu)以及自形-及半自形粒狀變晶結(jié)構(gòu)和斑狀變晶結(jié)構(gòu)與柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要呈現(xiàn)浸染狀以及條帶狀和板狀構(gòu)造特點(diǎn)。尤其是條帶狀構(gòu)造在礦區(qū)內(nèi)分布廣泛，有互層的磁體礦條帶（浸染狀）和磁鐵礦（致密）和脈石礦物共同組成，條帶多在0.2m～1.35m左右，混合分布的脈石礦物以及磁鐵礦等共同組成板狀構(gòu)造的礦石，板狀層理構(gòu)造呈成層性在礦區(qū)也有分布[1，2]。

2 幾種采礦方案的比較和采礦方案的選擇

2.1 淺孔留礦采礦法

在空場采礦法中，淺孔留礦采礦法是其中一個(gè)重要的采礦方法，該方法將階段進(jìn)行多個(gè)礦塊劃分，并將礦塊進(jìn)行礦房與礦柱進(jìn)行二次回采。通過由上及下的方式進(jìn)行封層回采礦房，并將1/3的崩落的礦石放出，剩下的部分在礦房中進(jìn)行儲(chǔ)存，為上面的開采工作提供平臺(tái)，采完礦房之后再放出，對礦柱及采空區(qū)進(jìn)行處理。該方法不僅具有較為簡單的結(jié)構(gòu)，而且非常容易管理，采準(zhǔn)工程不大，沒有較高的技術(shù)要求，使用設(shè)備也非常簡單。但是該方法也存在一定的缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，平場處理松石工作量大，同時(shí)由于頂板暴露較大，給工人的作業(yè)造成極大的安全隱患，采場中常常會(huì)積壓非常多的礦石，不能及時(shí)的放出，對資金周轉(zhuǎn)造成巨大的影響，并引起礦石貧化以及損失。

2.2 分段崩落采礦法

分段崩落采礦法又分為無底柱分段崩落采礦法和有底柱分段崩落采礦法兩種。其優(yōu)點(diǎn)是：靈活、適應(yīng)范圍廣，生產(chǎn)能力大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，安全性好。其缺點(diǎn)是：采準(zhǔn)切割工程量大且不易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，礦石損失貧化大，貧化率高達(dá)20%～30%。

2.3 深孔（中深孔）階段礦房采礦法

該方法又有（傾斜、垂直、水平）等深孔（中深孔）階段礦房采礦法等幾種方法之分。通過技術(shù)及經(jīng)濟(jì)對比，結(jié)果表明該方法的具有非常高的安全性，雖然在工藝上有著較為復(fù)雜的特點(diǎn)，且要求的技術(shù)水平較高，管理難度較大，然而與該礦實(shí)際情況進(jìn)行分析，提高低品位礦石產(chǎn)量是增進(jìn)利潤的關(guān)鍵，同時(shí)還能有效的控制成本，所以該礦采礦過程中采用此方法（見圖1）。并且回采薄礦體以及邊角部位通過潛孔留礦法來完成，兩種方法的有效結(jié)合，大大提升了產(chǎn)量。同時(shí)其安全性及穿孔鑿巖效率也得到了大大增強(qiáng)。

3 金屬礦薄礦體中深孔（中深孔）階段礦房法的應(yīng)用

3.1 采礦結(jié)構(gòu)布置和參數(shù)

表1 采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)列表

3.2 回采工藝

因礦體多保持在5.58米的平均厚度范圍，在其走向上布置礦房，礦塊的長和高分別為78米、50米，礦體的厚度則是礦塊的寬，每個(gè)礦房及是一個(gè)礦塊，間柱與頂柱分別為8米和5米，底柱不留去，回采薄礦體與邊角通過留礦法來完成，兩種采礦方法進(jìn)行有效結(jié)合，大大提升了回采效果。

（1）采準(zhǔn)切割工作。在礦塊兩側(cè)間柱內(nèi)掘進(jìn)采場通風(fēng)人行天井（天井尺寸為1.5m×1.7m）11.25米，自天井向礦房掘進(jìn)鑿巖平巷（鑿巖平巷尺寸為3m×2.8m）至礦房中部。將2.0m×2.0m規(guī)格的切割上山，布置于礦房走向中部及垂直于礦體底板走向上，將切割槽以一定寬度設(shè)置與礦房中部。在下盤脈外進(jìn)行4.5m×3.2m規(guī)格的階段運(yùn)輸平巷道制定，在間隔7米的位置進(jìn)行裝礦平巷的布置，其間米有軌道鋪設(shè)，用Z-30電動(dòng)裝巖機(jī)對礦車裝礦；切割工程是切割槽利用淺孔留礦法形成一定寬度，切割上山在礦房中部，通常在2.5m～5m的寬度，從下到上將礦房穿過。也可按照2.5m×2.5m的標(biāo)準(zhǔn)在切割上山時(shí)設(shè)備切割槽并一次形成，并且鑿巖平巷（最下一層）具切割平巷的效果。

（2）穿孔鑿巖工作。各礦房從上到下有4個(gè)分段（11.25米）之分，頂柱高度為5米，扇形中深孔鑿巖與礦體垂直的分段鑿巖平巷中進(jìn)行設(shè)置，其孔徑范圍在65mm～80mm，1.6m～1.8m的排距，孔底距在1W～1.3W，W即最小抵抗線。鑿巖機(jī)為YGZ－90型與圓盤式臺(tái)架TJ－25型進(jìn)行配合使用。

因沉積變質(zhì)巖礦床為該礦床的主要類型，易于分離圍巖與頂板礦石，所以將10cm～20cm的距離預(yù)留至頂板及孔底位置，避免圍巖崩落的出現(xiàn)，提升礦石貧化。

（3）回采順序。垂直于礦體從上到下進(jìn)行各階段回采，回采相同階段順序，由于通過脈外布置進(jìn)行階段運(yùn)輸，不會(huì)影響到回采順序，通過爆破手段對礦房中的中部切割槽進(jìn)行相同距離對稱回采。

（4）回采爆破落礦。回采工作與采切礦房完成之后變開始進(jìn)行，由中部的切割槽逐排的向兩側(cè)開采，落礦通過中深孔爆破來完成，由下到上對整個(gè)礦房進(jìn)行貫穿，可進(jìn)行一排和多排進(jìn)行爆破。鑿巖機(jī)（YT—28）是主要的鑿巖設(shè)備，YGZ－90鑿巖機(jī)是回采爆破的主要設(shè)備，與圓盤式臺(tái)架（TJ－25型）進(jìn)行配合，裝藥器為BQF－100型是主要的裝藥設(shè)備。

3.3 礦塊通風(fēng)

新鮮風(fēng)流自1號豎井－階段運(yùn)輸大巷－裝巖平巷－礦塊采場－回風(fēng)巷－2號、3噸豎井－地表排出。

3.4 回采礦柱及處理采空區(qū)

回采頂柱在結(jié)束礦房回采后便可進(jìn)行，回收結(jié)束后，封閉人行天井與此階段和下一階段的采空區(qū)以及裝巖平巷相通處。人行天井在以下兩階段中發(fā)揮著回風(fēng)巷的作用。落礦通過中深孔一次落礦對頂柱進(jìn)行回收，使之落入礦房（空區(qū)），出礦通過裝車進(jìn)行平巷出礦，有效控制頂柱的回收時(shí)間，降低安全隱患。頂板及回風(fēng)巷通過間柱永久預(yù)留進(jìn)行支撐與保護(hù)。

3.5 礦山正常生產(chǎn)時(shí)期掘采比

工程布置依照礦山規(guī)模與礦塊產(chǎn)能和回采順序進(jìn)行布置。通過計(jì)算達(dá)到3.45m/kt的開拓比以及5.85m/kt的采切比。通過上述計(jì)算，正常生產(chǎn)期，該礦為10m/d的掘進(jìn)進(jìn)度。

4 和淺孔留礦采礦法予以對比分析

（1）落礦能力得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，相較于淺孔流礦采礦法在年產(chǎn)量上由過去的20萬噸～30萬噸提升至40萬噸～60萬噸。

（2）使采礦生產(chǎn)的安全性得到了進(jìn)一步增強(qiáng)，避免了采礦人員在淺孔留礦法采礦時(shí)，長時(shí)間于礦房中進(jìn)行工作的局面，提升了工作人員的安全性。

（3）相較于淺孔留礦采礦法，不僅生產(chǎn)產(chǎn)能得到了大量的提升，而且也大大降低了人員的使用量。

（4）相較于淺孔留礦采礦法，增加了廢石的崩落量，使礦石的貧化率得到了大大加強(qiáng)。

（5）相較于淺孔留礦采礦法，使采準(zhǔn)切割大大增強(qiáng)。

（6）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：相較于淺孔留礦采礦法10t～15t每個(gè)工班而言，深孔（中深孔）階段礦房采礦法有了10倍的提升，且炸藥單耗有了大幅（36%）的下降，相較于淺孔留礦采礦法（52元/噸）的綜合生產(chǎn)成本有了大幅度（38元/噸），具有非常突出的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

（1）深孔（中深孔）階段礦房法與淺孔留礦采礦法在薄礦體中的應(yīng)用對比，從安全性上及經(jīng)濟(jì)效益上，深孔（中深孔階段礦房法應(yīng)用效果最佳，然而需要較高的技術(shù)水平與高素質(zhì)的工作人員。

（2）具有大變化的礦體以及很難分清圍巖與礦石的薄金屬礦體，應(yīng)用深孔（中深孔）階段礦房法難度較大，由于布設(shè)炮孔以及鉆鑿等對圍巖與礦體的控制很難進(jìn)行把握，容易導(dǎo)致礦石貧化。

（3）該方法不宜應(yīng)用于薄的價(jià)值較高的金屬礦體中。

（4）可以進(jìn)一步優(yōu)化采礦結(jié)構(gòu)和參數(shù)、孔網(wǎng)和爆破參數(shù)等，改善和提升經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。