淺談銅礦采礦工藝技術(shù)改造

郭　超

摘 要：銅礦的開采實踐表明，對于傾斜、緩傾斜中厚高硫礦床采礦方法的選擇是至關(guān)重要的；根據(jù)其復(fù)雜多變的地質(zhì)條件及國內(nèi)外開采狀況，提出選用爆力運搬分段空場嗣后一次充填采礦法較為適宜，該法可以達到降低損失貧化率，減少采準工程量，提高采場生產(chǎn)能力的預(yù)期目的。

關(guān)鍵詞：傾斜中厚礦體；高硫礦體；采礦方法選擇；爆力運搬；嗣后充填

1前言

該銅礦于1959年建成投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)礦石30萬t。由于該礦地質(zhì)條件復(fù)雜，礦石含硫高，礦體開采技術(shù)條件復(fù)雜，曾先后經(jīng)歷了坑采、露采、坑采的艱難歷程；坑采工藝也先后使用過崩落法、充填法等。隨著礦山的老齡化，礦產(chǎn)資源減少，開采中段逐年下降，深部礦體變緩變薄，原采礦工藝已不再適用這部分礦體的開采，為此必須尋求新的采礦方法。

2礦區(qū)地質(zhì)及開采技術(shù)條件

礦區(qū)礦體均為北東走向，傾向南東，由于成礦受火成巖等構(gòu)造控制，將全礦區(qū)礦床分成三個礦段，即主礦段、前山礦段、前山南礦段。整個礦區(qū)礦體形狀復(fù)雜，其大小礦體多達117個。主要礦體有4＃、5＃、15＃、30＃、29＃、79＃、84＃等。礦體沿走向長度為50～200m，水平厚度2～80m，傾角30°～60°。礦體除頂盤圍巖小部分是穩(wěn)固性差的燧石、黃鐵礦帶以外，其它礦體頂板均為大理巖，穩(wěn)固性好，f=8；底盤圍巖均為閃長巖，f=3～5，因節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水風(fēng)化潮解，穩(wěn)固性差。礦體按礦石組分可分為銅硫型、銅鐵型和單硫型3種。銅硫型礦石占銅礦儲量的66.94%，平均含硫品位24.5%，最高達38%～44%。從礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造上看，分為含銅矽卡巖和含銅磁鐵礦，結(jié)晶細粒呈致密塊狀產(chǎn)出，而黃鐵礦除少量為致密塊狀外，大部分為結(jié)晶顆粒疏松狀產(chǎn)出，礦石容易破碎呈粉狀，易氧化。礦石含銅品位平均為1.62%，礦石體重3.75t/m3。目前礦山生產(chǎn)中段主要為-257 m中段，該中段分布有4＃、15＃、29＃、30＃礦體，其中15＃、29＃礦體在本中段尖滅；4＃和30＃礦體走向近東西，傾向南，傾角20°～55°，礦體厚度為10～25m，平均15m。在礦體傾斜方向，其厚度、傾角及形狀均不穩(wěn)定，往下具有變緩變薄的趨勢，據(jù)地質(zhì)資料統(tǒng)計，-257m中段C+D級儲量共160萬t，緩傾斜、傾斜礦體儲量為64萬t，占40%。-257m中段以下約412.2萬t儲量中，緩傾斜、傾斜礦體儲量比重將顯著增加。

3礦山開采狀況及存在的問題

礦山投產(chǎn)初期，對前山4＃、5＃礦體采用無底柱分段崩落法開采，由于礦石含硫高，工作面溫度一般為35℃，最高達50～60℃，炮孔溫度一般為40～50℃，最高達120℃。由于礦石自燃、藥包自爆、曾使+21.5m和+15.5m分段兩度被迫停產(chǎn)。為降低損失貧化，改善作業(yè)環(huán)境，后改用有底柱小中段崩落法開采。但有底柱分段崩落法仍然沒有解決礦體回采過程中礦石自燃、藥包自爆、SO2毒氣危害、殘礦無法回采等問題，1965年礦山不得不改用露天開采。

隨著露天開采境界的最終形成，銅礦于1981年又轉(zhuǎn)入地下開采。采礦工藝改用小中段空場嗣后一次充填法回采。先采礦柱，采后用混凝土充填；后采礦房，采后用尾砂充填。實踐證明，采用充填法開采急傾斜礦體比用崩落法開采損失貧化率降低50%，作業(yè)環(huán)境明顯改善，作業(yè)面溫度由35℃降至20～26℃，中深孔溫度由40～50℃降至30～40℃，SO2濃度也相應(yīng)降低。因此，該銅礦從1981年開始一直沿用該法。但隨著開采中段從-40m下降至-257m，緩傾斜、傾斜礦體比重逐步增加，單一采用分段空場嗣后一次充填法存在如下問題：

隨著礦體傾角變緩，厚度變薄，采切工程量隨之增加，千噸采切比高達25m/kt；

支護工程量增加。由于礦體底板為花崗閃長斑巖，揭露后易風(fēng)化，遇水膨脹成泥，為保證采切工程的穩(wěn)定性，不得不加大支護工作量，導(dǎo)致掘進成本高達650.3元/m。

損失貧化增大。統(tǒng)計資料表明，礦石貧化率為18.5%，礦石損失率為17.04%。

4采礦方法的選擇與實施

綜觀礦山開采史，傾斜、緩傾斜中厚礦體的開采主要采用分段空場法和房柱法，其次為充填法和崩落法，通常采用無軌化開采，實現(xiàn)高度機械化。結(jié)合銅礦的實際，在目前經(jīng)濟效益滑坡和資源減少的情況下，對此類礦體采礦方法的選擇必須滿足“三高三低二易一不變”的要求。“三高”即生產(chǎn)能力高、采礦工效高、安全程度高；“三低”即采切比低、損失貧化低、采礦成本低；“二易”即采礦工藝易于掌握、施工簡易；“一不變”即充分利用礦山現(xiàn)有的中深孔鑿巖設(shè)備及電耙、振動出礦機等出礦設(shè)備。通過對國內(nèi)傾斜、緩傾斜中厚礦體礦山的實地考察，提出對傾斜、緩傾斜中厚礦體的開采，宜采用爆力運搬分段空場嗣后一次充填法，設(shè)計采場生產(chǎn)能力為150～200t/d，千噸采切比5～10m/kt，礦石損失率5%～8%，礦石貧化率5%～10%。該方法擬在30＃礦體中進行工業(yè)試驗。

4.1礦塊布置和構(gòu)成要素

在試驗過程中，沿礦體走向劃分礦房礦柱，先采礦房兩側(cè)礦柱，后采礦房。采用中深孔鑿巖，分段爆破，爆力運礦，空場下電耙(振動放礦機)出礦。礦柱回采后用尾砂膠結(jié)充填，礦房回采后用尾砂充填。

其階段高度為43m，中段高度分別為18m和25m；礦塊長為中段斜長，為28m和38m，礦塊寬為18～36m，其中礦房12～24m，礦柱6～12m。階段不留頂、底柱，分段中留人工或礦石間柱。

4.2采切工程布置

采用電耙底部結(jié)構(gòu)或振動放礦底部結(jié)構(gòu)，前者構(gòu)成接礦塹溝加電耙道，用電耙耙運礦石；后者構(gòu)成接礦塹溝加振動放礦機硐室，振動放礦機出礦。切割槽的形成為首先在塹溝平巷礦房(柱)中央垂直礦體傾斜方向向上掘切割天井，然后以切割天井為自由面，采用中深孔鑿巖，打平行或扇形深孔，向礦房(柱)兩側(cè)拉切割槽，拉槽與辟漏(塹溝)一并完成。

4.3回采

采用YGZ-90型鉆機，配FJY27B型鑿巖臺架，在鑿巖上山內(nèi)鉆鑿中深孔，所有炮孔一次打完，分次裝藥爆破，每次爆破的礦石量以塹溝恰能容納為準。爆后礦石經(jīng)電耙(振動放礦機)放出。礦塊回采時，先采礦房兩側(cè)礦柱，采后尾膠充填，再采礦房，采后尾砂充填。

結(jié)語

傾斜、緩傾斜中厚礦體因其采場礦石運搬和控頂比較困難，通常視為難采礦體，尋找安全可靠、經(jīng)濟合理的采礦方法是有待進一步研究的課題，而對于銅礦此類高硫礦體的采礦方法更值得深入研究。本文提出的爆力運礦分段空場嗣后一次充填法可否適應(yīng)，還有待于在回采工業(yè)試驗中得以證明。

參考文獻

[1]張強.爆力運礦采礦方法使用現(xiàn)狀與改進發(fā)展方向.第2屆全國青年采礦學(xué)術(shù)會議論文集，1996.

[2]采礦手冊編委會.采礦手冊第四卷.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.