呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司急傾斜極薄礦體采礦方法研究

李永新，王慶磊，呂軍恩

(呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司)

引 言

呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司主采鉛鋅礦，設(shè)計(jì)采選能力為3 000 t/d。在長(zhǎng)期的采礦活動(dòng)中，礦區(qū)井下形成了大量的采空區(qū)，不僅容易造成采空區(qū)地表塌陷影響周邊環(huán)境，而且對(duì)當(dāng)前乃至今后的井下安全生產(chǎn)存在一定的威脅[1]。三河鉛鋅礦區(qū)是呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司的主采礦區(qū)，其位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市根河市得耳布爾鎮(zhèn)南西18 km，爾布爾林場(chǎng)北西9 km處，行政區(qū)劃隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市根河市得耳布爾鎮(zhèn)。該礦區(qū)內(nèi)不論是鉛鋅工業(yè)礦體還是鉛鋅礦化體，均嚴(yán)格受北西西向蝕變構(gòu)造破碎帶、裂隙帶控制，常成群出現(xiàn)，礦帶總體產(chǎn)狀與賦礦構(gòu)造產(chǎn)狀基本一致。隨著礦山的發(fā)展，原有淺孔留礦采礦法已不滿足礦山的要求，不符合礦山長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)，不利于綠色礦山建設(shè)，存在諸多問(wèn)題。

為此，亟需結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)，尋找適用的采礦方法，實(shí)現(xiàn)急傾斜極薄礦體[2-4]的安全、高效開(kāi)采。為滿足不破壞當(dāng)?shù)氐乇砩鷳B(tài)環(huán)境的要求，且滿足地表選礦廠及配套設(shè)施按3 000 t/d建設(shè)，所選用的采礦方法應(yīng)盡可能滿足采礦效率高、生產(chǎn)能力大、安全可靠、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，且能盡量降低采礦損失貧化等原則的要求。

1 開(kāi)采技術(shù)條件

該礦區(qū)位于林區(qū)，礦脈多，分布面積大，由于地處高寒地區(qū)，冰凍期約210 d，生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，一旦遭到破壞，很難恢復(fù)。且該礦床不具備露天開(kāi)采條件，而應(yīng)采用地下開(kāi)采方式。1號(hào)礦體累計(jì)長(zhǎng)度1 549 m，傾向延伸65～560 m。礦體走向285°，傾向南西，傾角一般71°～85°。礦體厚度0.55～7.43 m，平均厚2.41 m。礦體、圍巖均較穩(wěn)固。賦礦標(biāo)高927～376 m。從屬礦體11條。

2 脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法

根據(jù)礦體開(kāi)采技術(shù)條件，提出將脈內(nèi)上向分層[5-6]及削壁充填[7-8]工藝聯(lián)合，形成聯(lián)合采礦法，以實(shí)現(xiàn)急傾斜極薄礦體的安全、高效回采。采礦方法具體布置見(jiàn)圖1。該采礦方法分段高度為40 m，分層回采高度為2 m，爆破崩落下來(lái)的圍巖用來(lái)充填采空區(qū)，依據(jù)作業(yè)空間要求靈活進(jìn)行圍巖爆破。崩落的礦石通過(guò)溜井溜放至采場(chǎng)底部沿脈巷內(nèi)并人工裝車運(yùn)走。平場(chǎng)撬頂工作完成后，在崩落圍巖體上部通過(guò)充填天井，人工鋪設(shè)一層厚度為20 cm的尾砂，并在尾砂上鋪設(shè)膠皮帶。采場(chǎng)中央的充填井在回采作業(yè)前已經(jīng)施工完畢，兩側(cè)的溜井順路架設(shè)，并架設(shè)板墻來(lái)保護(hù)已經(jīng)形成的溜井。待采場(chǎng)礦石回采結(jié)束后，回收底部3 m厚的底板。

采場(chǎng)沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)度為63 m，垂直高度為38 m，最小采幅1.2 m。采場(chǎng)回采方式是從底板3 m高位置進(jìn)行拉底并形成自由面。從拉底空間采用7655型氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔，依次上向分層爆破回采，分層回采高度2 m。

圖1 脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法

2.1 采準(zhǔn)工程布置

由脈內(nèi)巷道向礦脈下盤(pán)方向每隔30 m掘進(jìn)出礦聯(lián)絡(luò)巷道，由出礦聯(lián)絡(luò)巷道向礦脈掘進(jìn)放礦溜井，預(yù)留底柱，進(jìn)行切割拉底，依次在礦房?jī)蓚?cè)掘進(jìn)人行通風(fēng)天井，天井的斷面規(guī)格均為1.5 m×1.8 m，角度約為65°；脈內(nèi)巷中部位置先上向掘進(jìn)斷面規(guī)格為1.5 m×1.8 m，角度為58°，有底部出礦結(jié)構(gòu)的充填井。然后施工另外2個(gè)具有出礦結(jié)構(gòu)傾角約為62° 的放礦溜井，該溜井隨回采作業(yè)的進(jìn)行順路架設(shè)，并用板墻保護(hù)。采準(zhǔn)切割工程量見(jiàn)表1。

表1 采準(zhǔn)切割工程量

2.2 回采工藝

2.2.1 鑿巖爆破

掘進(jìn)工程采用淺孔爆破法，鑿巖工具使用7655型氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖，釬桿長(zhǎng)2.5 m，釬頭為φ38 mm的一字型釬頭。采用光面爆破技術(shù)，頂板半孔率≥50 %，控爆孔孔間距為0.5 m，控爆層厚度控制在0.6 m，要求控爆孔采用間隔裝藥方式，每孔裝藥量0.6 kg，所有控爆孔采用同段導(dǎo)爆管。

礦房鑿巖爆破采用7655型氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖施工與礦體傾向平行的上向扇形孔，孔徑38 mm，孔深2.2 m，排距0.8 m，孔底距0.8 m。爆破采用微差逐孔爆破技術(shù)，孔內(nèi)延時(shí)，起爆藥包置于孔內(nèi)中部，導(dǎo)爆管采用毫秒延遲塑料導(dǎo)爆管，裝藥采用人工不耦合裝藥，2號(hào)巖石乳化炸藥。

2.2.2 出 礦

1)切采出礦：脈內(nèi)巷、兩側(cè)的通風(fēng)人行天井及采場(chǎng)中部的2條溜井、充填井使用輕型鐵軌及礦車，人工將礦石推運(yùn)至罐籠井位置處，并通過(guò)罐籠井將礦石提升至地表。

2)采場(chǎng)出礦：礦房?jī)?nèi)爆落的礦石經(jīng)出礦溜井，下放至出礦水平，然后同樣采用輕型鐵軌及礦車，人工將礦石推運(yùn)至罐籠井位置處，并通過(guò)罐籠井將礦石提升至地表。采場(chǎng)崩落的大塊礦石需進(jìn)行二次鉆孔爆破破碎。

2.2.3 采場(chǎng)充填

采場(chǎng)出礦完畢，立即進(jìn)行充填。礦房充填時(shí)，崩落下盤(pán)圍巖進(jìn)行充填。平場(chǎng)撬頂工作完成后，在崩落圍巖體上部通過(guò)充填井，人工鋪設(shè)一層厚度為20 cm的尾砂，并在尾砂上鋪設(shè)膠皮帶。

2.3 采場(chǎng)支護(hù)

因礦巖穩(wěn)固性較好，掘進(jìn)的天井、底部溜井出礦結(jié)構(gòu)及聯(lián)絡(luò)巷在一般情況下都不需要支護(hù)，局部圍巖不穩(wěn)固地段在必要時(shí)可采用管縫式或漲殼式錨桿進(jìn)行支護(hù)。溜井底部出礦結(jié)構(gòu)、天井聯(lián)絡(luò)巷在靠近采場(chǎng)及天井位置處必要時(shí)可采用錨網(wǎng)進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

2.4 采場(chǎng)通風(fēng)

1)掘進(jìn)通風(fēng)。工作面采用局扇強(qiáng)制通風(fēng)，通風(fēng)方式為壓抽混合式通風(fēng)。在下盤(pán)的沿脈巷內(nèi)布置1臺(tái)局部扇風(fēng)機(jī)，用壓入式通風(fēng)方式，通過(guò)風(fēng)筒把新鮮風(fēng)流沿脈內(nèi)巷引入掘進(jìn)面。在掘進(jìn)面附近布置1臺(tái)局部扇風(fēng)機(jī)，用抽出式通風(fēng)方式，將污風(fēng)通過(guò)柔性風(fēng)筒引入另一側(cè)的脈內(nèi)巷中，通過(guò)回風(fēng)天井排出采場(chǎng)。

2)采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流從下盤(pán)的脈內(nèi)巷及通風(fēng)人行天井采場(chǎng)，沖刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)井、主扇風(fēng)機(jī)排出地表。

3 工業(yè)試驗(yàn)

采礦方法試驗(yàn)地點(diǎn)為335 m中段35242試驗(yàn)采場(chǎng)，試驗(yàn)采場(chǎng)處于V1-2礦體35242礦塊,位于335 m中段,介于104北19勘探線—102勘探線。

3.1 采場(chǎng)構(gòu)成要素

分層回采高度2 m，爆破崩落下的圍巖用來(lái)充填采空區(qū)，依據(jù)作業(yè)空間要求靈活進(jìn)行圍巖爆破。崩落的礦石通過(guò)溜井溜放至采場(chǎng)底部沿脈巷內(nèi)并人工裝車運(yùn)走。平場(chǎng)撬頂工作完成后，在崩落圍巖體上部通過(guò)充填井，人工鋪設(shè)一層厚度為20 cm的尾砂，并在尾砂上鋪設(shè)膠皮帶。采場(chǎng)中央的充填井在回采作業(yè)前已經(jīng)施工完畢，兩側(cè)的溜井順路架設(shè)，并架設(shè)板墻來(lái)保護(hù)已經(jīng)形成的溜井。待采場(chǎng)礦石回采結(jié)束后，回收底部3 m厚的底板。采場(chǎng)沿走向布置，礦房長(zhǎng)93.2 m，高38 m(去除2 m厚的頂板)，最大采幅1.0 m。

3.2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采用脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法回采，取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，急傾斜薄礦體的安全高效開(kāi)采取得了良好的效果，脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)符合礦山要求。

4 結(jié) 語(yǔ)

脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法大部分采準(zhǔn)工程布置在脈內(nèi)，不設(shè)間柱回采，減少了采礦損失率。且用尾砂進(jìn)行部分充填，有利于地壓控制，綜合考慮各采礦方法的采礦損失貧化指標(biāo)及生產(chǎn)能力，采用脈內(nèi)上向分層及削壁充填聯(lián)合采礦法開(kāi)采急傾斜極薄礦體是最佳方案，可供同類型礦山參考借鑒。