緩傾斜中厚破碎礦體采礦方法優化實踐

李姜偉 楊洛飛 趙俊德 閆亞軍

摘要：隨著礦產資源的大量開發，越來越多的礦山開始轉向地下開采，使得礦山地下開采的比例越來越大。在地下開采中，井下采空區容易失穩，且地表堆存的尾砂也會帶來一定的安全和環境風險，因此，充填法在礦山的應用越來越廣，但充填采礦方法的成本相對較高。本文對緩傾斜中厚破碎礦體采礦方法進行探討。

關鍵詞：緩傾斜;破碎礦體;采礦方法

1 礦山概況

1.1 礦體地質概況

某銅礦西礦體東西走向，傾向南，礦體傾角18。C40。，平均傾角為30。，平均銅地質品位為2.1%。礦體走向長1400C2100m，平均真厚度為7.36m。礦體東部和中下部厚度較大，西部厚度相對較小，僅3C4m。礦體屬中厚緩傾斜礦體，-300m中段以上風化嚴重，礦體底板以下的基底巖石和長石石英巖地層穩固性良好，礦體本身穩固性中等。礦體頂板巖石穩固性差，部分地段很差。西礦體屬大水礦山，含水層主要分為礦體含水層及燧石白云巖含水層，礦體含水層和燧石白云巖含水層之間的"上部石英巖"為相對隔水層。在構造裂隙發育的地段，兩含水層之間有弱-中等的水力聯系。礦體含水層正常涌水量15000m3/c：最大涌水量28000m3/c。如果對上盤白云巖含水層全面疏干，或者大面積采用崩落法開采，塌陷導致和主含水層溝通，則礦坑涌水量預計為正常（雨季）30000m3/c，最大40000m3/c。

1.2 礦體采礦現狀

影響采礦方法選擇的主要因素是含水層和礦巖穩固性差，考慮到排水系統壓力大.排水成本高及疏水周期長等因素，并且礦石含銅品位較高，因此初步設計通過多方案比較，選擇采用常規的進路充填法開采，設計采掘比為140m3/kt，年生產能力為100萬t礦石量。西礦體-300m中段以上已開采多年，所采用的采礦方法為常規水平分層上向充填采礦法，采場沿走向布置，且采場沿走向長度為60m，進路尺寸為4.0m×4.0m（寬×高），目前采場生產能力相對較低，主要問題是采場數量多，生產作業面多，運輸距離長，管理分散，由于礦體平緩導致泄水系統無法形成，作業環境差，設備利用率和人員效率較低，直接人均采礦效率只有2.6t/c。

2 采礦方法優化設計

2.1 開拓運輸系統

利用現有的豎井提升系統，采用豎井加斜坡道開拓，-400m中段采用無軌運輸：-500m中段采用有軌運輸。-400m中段礦.廢石用鏟運機及礦用卡車通過溜井轉運至-500m有軌運輸中段：-500m中段礦.廢石直接經盤區溜井下放到-500m中段，由電機車運輸到豎井，再提升至地表。

2.2 回采工藝

（1） 盤區和采場布置。沿礦體走向每360m劃分為一個盤區，盤區水平上劃分為2個采場，采場長度180m，采聯與分段聯巷連通，布置于采場中間，單側長度不超過100m。兩采場之間留3m的間柱不回采，設計采掘比為92m3/kt。中段高度100m，分段高18m，每個分段分為4個分層。

（2） 采準.切割。采準工程布置在礦體下盤，每個盤區設1條采準斜坡道，自斜坡道掘進分段聯絡道至每個分段，然后掘進溜井聯絡道.采礦聯絡道通達礦體。每個采場設1條溜井和1條充填管纜井。充填管纜井兼做回風泄水井。采準.切割工程主要有采準斜坡道.分段聯絡道.溜井聯絡道.采礦聯絡道.礦石溜井.充填管纜井等。

（3） 回采.出礦。采場自中間采礦聯絡道向采場兩端前進式回采。進路尺寸為（4.5C6.0）×4.5m（寬×高），進路間留1m礦柱。

2.3 采區通風系統

爆破落礦后，新鮮風流經中段巷道.采準斜坡道進人。通過設置在采準斜坡道上的局扇和風筒將新鮮風流經分段聯絡道.分層聯絡道.出礦巷道壓人作業工作面，污風通過局扇經出礦巷道.分層聯絡道和分段聯絡道和充填管纜井聯絡道壓人充填管纜井，然后排至上部回風巷道，經回風井排出地表。

2.4 采場支護

由于礦體穩定性差，加上優化后的采場長度從原來的60m優化為180m，因此，及時有效支護是最關鍵的一環。采場頂板全部采用"錨桿+

錨索"支護，局部破碎地方增加鋼筋網。錨桿支護參數∶排間距1.0C1.2m，每排10根，長度2.1m。錨索支護參數∶錨索排距2.0m，每排3C4根，長度6.5m。

2.5 采區充填系統

地表膏體充填站→西部充填管纜井→-400m中段運輸巷→盤區充填回風泄水井→采聯→采場端部。采用膏體充填，基本沒有泄水，為采礦標準化提供了基礎條件。

2.6 盤區生產能力及設備配置

某銅礦西礦體，以盤區為單位配備大型高效鑿巖臺車，根據臺車配備鏟運機.錨桿臺車和錨索臺車，達到生產能力高效組合。采場鑿巖采用電腦版雙臂鑿巖臺車施工水平炮孔，采用裝藥車裝藥，非電爆破。爆破通風完畢后，用撬毛車撬毛，然后由14t鏟運機出礦，鏟運機斗容7m3，鏟運機平均運距200m。鏟運機經采場進路將礦石卸人礦石溜井。出礦完畢后即用錨桿.錨索臺車對頂板進行錨桿.錨索支護，錨桿網度1.0m×1.0m，錨索網度2.0m×4.0m：每個采場進路開采完畢后進行充填擋墻構筑等準備工作，隨后進行膏體充填，灰砂比為1：12C1：16。按照工藝循環及設備參數測算，盤區生產能力單進路回采為每天450t，年15萬t，雙進路以上回采為每天750t，年25萬t。2個中段6個盤區設計年生產能力120萬t，設計比-300m中段以上常規進路分層充填法的100萬t年生產能力，提高了20%，采掘比降低42m3/kt。

3 采礦方法設計優化實施

3.1 大盤區設備人員的集中管理

每個盤區都有獨立的運輸.通風.排水.充填系統，為了確保有足夠循環的作業面，充分發揮設備的能力，按照就近集中的原則，將6個盤區劃分為兩個大采區，各配置一套設備和人員，集中管理。

3.2 實施效果

3.2.1 技術經濟指標

根據某銅礦西礦體的開采情況，綜合分析了2016年.2017年.2018年和2019年礦山的生產數據，2016年-300m中段以上基本達到初步設計的產能，實現了年采礦量達到98.8萬t：2017年按照優化后的設計開始施工，逐步投產，通過三年的調整，2019年達產達標，實現了采礦量達到125萬t，直接人均采礦效率達到7.5t/c，是2016年的2.8倍，經濟效益顯著。

3.2.2 設備更新換代投資

為了提高礦山的生產能力，完成礦山生產工藝的改造，投人了大量的設備，且這些設備投資全部采用年度設備更新資金，3年總投資1800萬美元，其中使用3年的常規年度更新資金1500萬美元，新增投資300萬美元，

2020年已全部收回。

結束語

（1） 通過對某銅礦西礦體上向分層充填采礦法的優化，從集中管理的理念出發，將原來的采準巷道平面布置改為立面布置，適當增加生產系統工程配置，減少原采礦方法中的分段運輸巷道，總的采掘比有所降低，實現了盤區獨立開采，為設備.人員的集中管理奠定了基礎。

（2） 西礦體緩傾斜中厚破碎礦體受大量地下水的影響，屬難采礦體，適合采用水平分層充填采礦法。通過對采礦方法進行優化，并配置大型化設備，提高了資源利用率，經濟效果顯著。

參考文獻

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