高原地區緩傾斜厚大礦體采礦方法的應用研究

顧寶華，原武鵬

（西藏華泰龍礦業開發有限公司，西藏 拉薩 850000）

關鍵字：高寒高海拔；厚大緩傾斜；采礦方法

在我國高原礦山主要在海拔2500m以上。高原采礦的顯著特點是缺氧，人與設備的、的工作效率較低。因此，針對高原采礦技術特點，亟需發展機械化程度高、生產能力大的采礦方法及其配套裝備[1]。目前，對厚大緩傾斜礦體的回采方案一直是采礦工作的熱點問題。無底柱分段崩落法、分（階）段空場嗣后充填法以及上向分層充填法是針對緩傾斜厚大礦體的常用回采方法。無底柱分段崩落法主要應用在地表允許崩落的礦山；上向分層充填法生產工藝較復雜；分（階）段空場嗣后充填法可較好地根據礦體形態靈活布置工程，且空場嗣后充填控制地壓[2，3]。

1 地質概括及開采技術條件

某高海拔礦山以矽卡巖型礦體為主，主礦體走向達3000m，傾向方向上延伸2500m。礦體賦存海拔標高一般在3700m～4550m。礦體底板以大理巖為主，其單軸抗壓強度56.45MPa，抗拉強度7.95MPa，巖體完整性中等，屬較堅硬巖組，巖組結構比較簡單；礦體主要為矽卡巖，其單軸抗壓強度93.73MPa，抗拉強度5.97MPa

開采區域的工程地質調查結果如圖1所示。可以看出，大理巖的優勢結構面產狀比較明顯，主要以NNW向呈現為主；灰巖的優勢節理面也比較明顯，主要以近EW向和NNE向為主；矽卡巖的優勢結構面的分布不是很明顯，主要是由于礦區內的矽卡巖含礦，且受到構造運動、氧化及大理巖化的影響，呈現出隨機分布的特點。

圖1 調查區域玫瑰分布圖

2 采礦方法的確定

我國高原礦山主要開拓方式為平硐溜井或平硐溜井+豎（斜）井聯合開拓等，采礦方法以崩落法、水平分層充填法或淺孔留礦法等為主。

根據礦山設計要求，礦山開采標高為4420m至4490m分段之間。根據地下開采區域礦體穩固性條件，結合允許暴露面積的計算要求并結合相關技術資料，最終選用分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦方法。

3 分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦法

3.1 采礦方法概述

采礦范圍為4420m～4490m之間。在大盤區柱與小盤區柱之間劃分一步驟礦房采場與二步驟礦柱采場，長為42.5m，寬為15m，高為25m～30m。在盤區柱中布置鑿巖聯絡巷，同時布置回風井、溜礦井，間隔為75m。在鑿巖聯絡巷之間施工鑿巖巷道，作為鑿巖及相鄰采場出礦使用，在鑿巖巷道之間沿50°～60°方向交錯施工出礦進路，出礦進路中心點距為6m～7m。在采場中間布置切割橫巷，切割天井布置在切割橫巷端部一側，以切割天井為自由面及補償空間擴井及擴槽，形成切割槽后，正常排再集中爆破，見圖2。

圖2 分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦方案

鑿巖選用Simba 1354中深孔鑿巖臺車在鑿巖巷道中施工上向扇形深孔，孔徑Φ80mm。采用平行深孔拉槽－扇形深孔側向崩礦的回采工藝。裝藥選用BQF-100Ⅱ裝藥器人工裝藥或裝藥臺車（后期）現場混裝裝藥，采用非電起爆、全長導爆索的裝藥結構，毫秒微差雷管。每次進尺崩落的礦石運送至巷道眉線，目的是為下次崩落礦石留有足夠爆破補償空間，其余礦石暫留在采場中，主要對采場兩側礦巖或充填體起臨時支撐作用；采場礦體爆破完畢后，再進行集中出礦。出礦選用ST1030或EST18的鏟運機，從出礦進路中裝礦經相鄰采場的出礦聯絡巷運至溜礦井，采場殘余部分采用遙控鏟運機進行出礦。

采場出礦結束，應及時進行采場充填。出礦結束的采場在進路中架設擋墻，空區中吊掛1～2條帶孔的波紋充填管。礦房采場回采后用全尾砂進行膠結充填，尾砂灰砂比為1:4～1:10；礦柱采場采后用廢石或低強度全尾砂膠結充填，廢石盡量不提至地表，實現無廢開采。

3.2 采切工程布置

通過對分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦方案采切工程計算得出，礦房地質礦量為59478.75t，采出礦量為56579.62t，礦房采切比為33.12m3/kt，礦石回采率為89.03%（含三角底柱回收礦量），貧化率為6.09%。

3.3 回采工藝

3.3.1 鑿巖爆破

在切割橫巷中使用中深孔鑿巖臺車施工上向平行深孔，孔徑Φ80mm，布孔參數為1.8m×1.0m。在鑿巖巷道中使用中深孔鑿巖臺車施工上向扇形深孔，孔徑Φ80mm，排距2.0m，孔底距為2.2m～2.4m。

3.3.2 采場通風

新鮮風流主要經4450m平硐口、4450m～4460m斜坡道、鑿巖聯絡巷、鑿巖巷道進入采場空區，形成污風后主要由上分段鑿巖巷道排至4490m中段，最后經4500m北回風井排至地表。

3.3.3 出礦

選擇ST1030或EST18的鏟運機，從出礦進路中裝礦經出礦聯絡巷運至盤區柱中的溜礦井。采場礦體全部爆破完后進行集中出礦。運用遙控鏟運機清理采場內的殘礦，避免人員直接進入采空區內作業。

3.4 技術經濟指標

3.4.1 各工序作業組織形式

本礦山采用連續工作制，每年工作天數定為300d，每天3班，每班工作8h。各回采工序作業組織形式考慮如下：中深孔鑿巖采用三班作業制度，爆破與出礦作業交叉進行，定期組織采場爆破作業，出礦采用每日兩班作業制度，搶運殘礦期間可安排三班作業，充填采用每日兩班作業制度即可。

3.4.2 采場生產能力計算

按采場回采工序依次計算采場鑿巖、爆破、出礦、充填以及考慮回采過程中不可預見時間，計算采場的回采礦量和采空區體積，最終得到采場的生產能力。在計算采場生產能力時，考慮了不計充填時間的采場生產能力以及包含充填時間的采場綜合生產能力。

不計充填時間的采場生產能力516.51t/d，采場綜合生產能力取值430t/d

3.4.3 礦石成本估算

采礦直接生產成本主要包括采準切割、中深孔鑿巖、爆破、出礦等，其中采準切割費用包含出渣和副產礦石的運輸費用，中深孔鑿巖費用包含鉆具材料消耗、輔助材料消耗和設備保養配件費用。除礦石運輸與充填成本外，礦山采礦直接成本為45.17元/t。

4 結論

（1）分段鑿巖分段空場嗣后充填采礦方法適用于高寒高海拔區域內穩固或中等穩固礦體，高分段采場，配合機械化設備，有效的解決了高寒高海拔地區人員及機械效率不高的問題。

（2）該采礦方法在高寒高海拔區域中成果的運用，將礦房采切比降低為33.12m3/kt，礦石回采率由原來的75%提高至89.03%，貧化率降低至6.09%，提高礦產資源回收率，促進生產成本降低。