傾斜極薄礦脈分采分爆分出廢石充填法

鄭文虎

(酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司 礦產資源開發中心，甘肅 嘉峪關市 735100)

某礦山礦體走向近東西，平均傾角為30°～35°，傾向 160°～200°。礦體真厚度為 0.04～1.23 m，平均0.2 m，薄厚改變系數為71.21%，屬于安穩型緩傾斜極薄礦脈；圍巖較為堅硬，f數值在 8～12之間，礦巖界限較為明顯，爆破可以使礦石和廢石很好地分離，爆破后礦堆極少有廢石混入。礦石密度為2.84 t/m3，松散系數為1.5，自然安息角為40°。

1 現有采礦方法

礦山現采用全面采礦法進行回采，在實際生產中存在諸多不足之處[1-6]。

（1）損失、貧化率較大。由于礦體厚度僅為0.2 m左右，采幅高1 m，礦石貧化較高。采用全面采礦法開采，留設頂底間柱較多，礦石損失率也較大。礦山實際生產過程中，全面采礦法損失率約為10%，貧化率一般為70%～90%，最高達100%。

（2）采礦勞動強度較大，勞動效率較低。目前礦山井下采場采用人力+電耙運搬，礦巖同采，采場出礦量較大，礦山采礦勞動強度較大，勞動效率較低，礦塊生產能力僅20～25 t/d。

（3）采場形成空區尚未處理。采用全面采礦法開采，形成的空區暫未處理。因此，礦山現有空區數量較多，存在一定安全隱患。

2 礦巖分采分出廢石充填采礦法

根據該礦山開采技術條件，為有效控制礦石貧化，研究使用礦巖分采分出的廢石充填采礦法作為采場回采技術方案[7-14]。

2.1 礦塊構成要素

根據礦體特征進行礦塊劃分，礦塊沿礦體走向布置，長度為50 m，中段高度為30 m，礦塊斜長為 50～60 m，采幅厚 1.2 m。留設頂柱 3 m，底柱 3 m，不連續間柱4 m。采礦方法布置見圖1。

圖1 礦巖分采分出充填采礦法

2.2 采準切割

采準切割工程根據礦體本身的形態特征沿走向布置，并將沿脈運輸巷（巷道斷面尺寸為 2.0 m×2.0 m）及采場聯絡道等開拓巷道布置于礦體下盤，選擇合理位置布置人行上山以便于安全采礦（巷道斷面尺寸為1.5 m×1.2 m），在人行上山內，間隔 2 m 掘進規格為 2.0 m×1.2 m（寬×高）的沿脈采礦分層聯絡巷。在礦體內部選擇合適位置進行巷道拉底，采準工程量見表1。

表1 采場采準工程量

2.3 回采工作

2.3.1 回采方式及順序

回采由采場中央向兩側推進。沿礦體走向掘采1條與采場底端等長的切割拉底巷道，規格為 2.0 m×1.2 m（寬×高），作為回采爆破的自由面和削壁爆破充填的空間。然后沿礦體走向布置回采工作面，使用長壁式回采方法進行回采，回采過程中先對下盤圍巖進行爆破，待圍巖全部爆破完畢后再對礦石進行回采落礦。回采工作面沿逆傾向水平分層由下而上逐層推進，由礦塊中央向礦塊兩端后退式回采，直至礦塊兩端全部回采完畢為止，再進入下一分層回采。每個回采水平分層采幅厚1.2 m，分層高2 m。采場頂板以削壁圍巖充填支撐采場（永久支護），一般配合木立柱或金屬錨桿輔助支護，如遇不穩固地段留規則或不規則點柱。

2.3.2 爆破參數

（1）鑿巖作業方式。采場鑿巖為淺孔鑿巖，以分層為回采單元，每個分層采用后退鑿巖作業方式，從礦塊中央至兩端后退作業。

（2）設備技術基礎。以礦山現有鑿巖設備和技術為基礎，采用釬頭直徑為38～40 mm的YT-28型氣腿式鑿巖機，鑿巖機效率為40 m/臺班。

（3）炮孔排列。根據礦體產狀，采用上向傾斜炮孔鑿巖，傾角同礦體傾角，分層高度為2 m，炮孔深度為1.6～2.0 m。

炮孔排列形式為平行排列，每排3個炮孔。排內上部礦體頂板中布置1個落礦孔，落礦孔與長壁式工作面垂直，孔深1.6～2.0 m，排距1.0～1.2 m；下部削壁圍巖中布置2個削壁炮孔，孔深1.6～2.0 m，孔間距0.5 m，排距0.8～1.0 m。每個爆破分層落礦孔與削壁孔鉆鑿一次完成，具體如圖2所示。

圖2 炮孔布置

回采過程中沿礦體走向按每個分層進行鑿巖作業，首先一次性完成對削壁孔與落礦孔的打眼工作，然后對削壁孔進行起爆，待圍巖全部崩落后對工作面進行清理，清完后再對同一分層的落礦孔進行起爆，由此整個分層全部回采完畢。該礦體屬于薄礦脈，炮孔要根據實際情況進行裝藥，以不破壞上盤圍巖穩定性為最佳，避免因裝藥過多而造成爆破塊度較小甚至產生粉狀礦石或導致礦石飛入充填體而造成礦石損失。

炮孔采用連續裝藥結構，落礦炮孔裝藥系數為0.4～0.6，削壁炮孔裝藥系數為0.6～0.8。采用毫秒差塑料導爆管雷管進行分段起爆，起爆藥包為孔底第2個藥包，多排孔一次起爆時，用導爆管逐排分段起爆削壁孔。

2.3.3 礦石運搬

采用電耙出礦，當礦石落下后利用采場長壁工作面耙道的電耙將礦石耙至人行上山巷道中，然后再用電耙耙至沿脈運輸巷中裝車運出。電耙出礦完畢，人工清理底板粉礦，或采取廢舊膠帶順序搭接方式（搭接長度為20～30 cm）鋪底，以減少出礦礦石損失。

2.3.4 采場通風

采場通風是改善工作面作業環境的必要手段，該工作面新鮮風流流向為：沿脈巷道→人行上山→采場工作面，待新鮮風流將工作面清洗后，污濁風流從采場另一側人行上山經上中段回風巷道排出。

2.3.5 間柱回采

間柱回采可根據生產實際在人行上山聯絡道中鑿巖，自上而下采用后退式方式回采礦柱，并制定專門的安全措施。

2.3.6 工作面清理及采場頂板維護

由于爆破的特殊性，爆破后工作面頂板及兩幫可能存在浮石等現象，待炮煙消散后需進行下一步出礦及鑿巖工作，為確保出礦和鑿巖的安全，必須等安全人員將頂板浮石清理干凈后方可進行下一步工作。

采場頂板圍巖整體穩固性較好，但是在局部區域存在較發育的節理構造面，此時頂板暴露面積較大時易發生冒落。采用削壁充填法開采后，利用爆破廢石對空區進行削壁充填（永久支護）。遇頂板較破碎時，仍需進行臨時支護。支護方法是隨著工作面的推進，對局部不穩固的頂板采用金屬錨桿進行支護。

2.4 主要技術經濟指標

礦巖分采分出廢石充填法主要技術經濟指標見表2。

表2 礦巖分采分出廢石充填采礦法主要經濟技術指標

3 結論

（1）礦巖分采分出廢石充填采礦法與全面法相比，其突出優點是通過廢石充填采空區來管理采場地壓，控制空頂距為3.5～4.0 m以保證安全回采，采用礦巖分采分出，將采場采下廢石通過爆破和人工清理全部充填在井下采空區，避免了大面積地壓情況的發生；

（2）減少了廢石混入率及其提升、運輸和選礦的成本消耗，提高了出礦品位，間接增加了選廠的精礦產能；另外，也相應地減少了尾礦輸送費用，延長了尾礦庫的服務年限；減少了廢石堆放場地所產生的費用，使礦山綜合成本下降，給礦山帶來了明顯的綜合經濟效益。