下壟鎢礦左拔礦區(qū)圍巖破碎及礦脈密集采場回采技術(shù)研究

何維全，吳賢振，賴長順，李 春

（1.江西下壟鎢業(yè)有限公司，江西 大余 341516；2.江西理工大學，江西 贛州 341000；3.贛州有色冶金研究所，江西 贛州 341000）

0 引言

下壟鎢礦左拔礦區(qū)自1988年8月恢復(fù)生產(chǎn)以來，礦區(qū)一直使用淺孔留礦法回采。這種采礦方法經(jīng)過近20年的生產(chǎn)實踐檢驗是可行的，它能滿足礦區(qū)生產(chǎn)能力的要求。但由于左拔礦區(qū)礦體產(chǎn)狀復(fù)雜，尤其是南組101～107線之間，含脈率高，脈間距小，傾斜方向10m內(nèi)有礦脈8條，礦脈品位高，礦脈無論在垂向上還是在水平走向上變化較大，礦脈膨脹縮小、尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)、分枝復(fù)合、分枝尖滅較為頻繁，側(cè)幕狀、網(wǎng)格狀、折線狀等也可見，且部分地段受礦區(qū)斷層、節(jié)理等構(gòu)造相對發(fā)育的影響，礦巖局部穩(wěn)固性相對較差，對本區(qū)域的回采工作帶來諸多難題。使用現(xiàn)有的淺孔留礦法在回采中存在回采率低、損失大、隔墻變薄失穩(wěn)、采場貫穿、局部產(chǎn)生地壓等諸多難題，還易出現(xiàn)礦巖冒頂、片幫，在生產(chǎn)過程中局部區(qū)域采場出現(xiàn)垮塌、出現(xiàn)空硐造成中途停采等現(xiàn)象，給回采工作帶來安全隱患。

針對上述問題，作者通過采場結(jié)構(gòu)參數(shù)以及回采順序調(diào)整、采場內(nèi)點柱留設(shè)以及強化現(xiàn)場管理，對左拔礦區(qū)圍巖破碎及礦脈密集采場回采技術(shù)進行了現(xiàn)場試驗研究。

1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

為保證兩采場的隔墻厚度，減少丟脈現(xiàn)象，提高礦脈回收率；防止礦巖冒頂、片幫和生產(chǎn)過程中局部區(qū)域采場出現(xiàn)垮塌、出現(xiàn)空硐造成中途停采等現(xiàn)象，對采場結(jié)構(gòu)優(yōu)化如下：

（1）分、合采單脈間距：礦脈間距3m以內(nèi)的合采，3m以上的分采。

（2）采場構(gòu)成要素：采場長度50～90m，回采高度40m，漏斗間距5m（漏斗規(guī)格：1.5m×1.5m×4.5m），頂柱3～5m，底柱2.7m，間柱3～5m。對于礦巖中等穩(wěn)固以上、礦脈連續(xù)性較好和礦脈不密集區(qū)域的留礦法采場長度以80～90m左右為宜；對于礦巖連續(xù)性好，構(gòu)造相對發(fā)育和礦脈相對密集區(qū)域的留礦法采場，采場長度可根據(jù)具體情況酌情減?。?］。

（3）切割工程：在沿脈巷道下盤頂板，每隔5m向上掘進漏斗頸4.5m后，清理礦石，用木材架設(shè)或混凝土澆筑放礦漏斗，在2.7m高的位置向兩側(cè)擴喇叭口，拉穿全部漏斗，全面揭露礦脈，形成1.8～2m高的拉底空間。

（4）位于地壓活動中心區(qū)的采場構(gòu)成要素應(yīng)按設(shè)計尺寸要求嚴格施工，保證質(zhì)量，底柱3～3.5m，頂柱3～5m，斗距5m，其他尺寸依具體情況而定。

（5）沿走向分枝礦脈：在分、合采分界線處于分枝脈內(nèi)每隔4～6m垂直高度，對稱地留不連續(xù)的礦柱，如果夾層很穩(wěn)固，上盤枝脈中也可以不留，礦柱的規(guī)格一般為3m×3m（寬×高）；在合采區(qū)內(nèi)，沿走向每隔4～5m布置漏斗，在分采區(qū)內(nèi)，每隔5～6m布置漏斗，兩枝脈中的漏斗對稱布置；采場一端單脈中布置1個順路天井（不應(yīng)穿過脊線），另一端兩枝脈中各布置1個順路天井。

（6）下向分枝礦脈：分枝礦脈之間夾層＜3m時合采，＞3m時分采；一般在分、合采分界線處于分枝脈中，沿走向每隔5～6m對稱地留規(guī)格為2m×3m礦柱。下向分枝礦脈的天井布置：兩枝脈中天井應(yīng)成對稱布置，從主枝脈天井打探礦孔探查副枝脈。當兩個天井掘到脊線附近時，互相穿通，再沿主枝脈將天井掘進到上部階段水平。

2 回采順序調(diào)整

為了改善由于回采引起的應(yīng)力集中狀況，減少巖移威脅，利于采場的回采安全，扭轉(zhuǎn)順序不合理的局面，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，對礦區(qū)開采順序作如下調(diào)整［2-3］。

（1）中段平面的回采：前進式回采，在同一中段各組脈帶的開采中，選取礦脈密集、品位高，處于地壓活動中心部位的礦脈為開采起點線，回采工作面向東西兩翼推進，采場實行“三強”（強采、強放、強充）回采。比如，南組礦帶以103～105線、北組礦帶西部以8～10線、東部以3～5線開始進行回采為宜，然后分別向東西兩端推進。

（2）中段間的回采：上中段先于下中段，上、下中段間應(yīng)協(xié)調(diào)回采。當同時回采一條礦脈時，上中段的回采超前下中段的水平距離應(yīng)不小于100m，以利安全生產(chǎn)和對巖移下沉量的限制。

（3）脈間回采：上盤先于下盤，下盤采場的回采宜錯開上盤采場回采引起的巖移峰值期，一般要求同向水平距離不小于50m。

（4）南北脈組的回采：北組先于南組，為盡量縮短生產(chǎn)作業(yè)線，要求北組超前南組1～2個中段。

3 采場內(nèi)點柱留取

采場內(nèi)點柱的留設(shè)有利于采場兩幫的穩(wěn)定性。但點柱的穩(wěn)定性并非與其長度和寬度大小成正比，在同樣的原巖應(yīng)力條件和環(huán)境條件下，短的矩形點柱往往比長的條帶狀間柱有著更長的穩(wěn)定時間和更大的直立高度。研究結(jié)果表明：當點柱長寬比為1.5～2時，礦柱為最穩(wěn)定［4］。因此，在點柱的留取方面將采用短的矩形礦柱，且礦柱長寬比為1.5～2。矩形點柱的布置形式在各礦塊不盡相同，主要有下列兩種形式。

（1）規(guī)則網(wǎng)格狀矩形礦柱。礦房礦柱呈房柱間隔成行布置，為房、柱組合，在設(shè)計時標明留取地點，若同時上采的兩采場對應(yīng)處也要留取，以增加采場隔墻的穩(wěn)定，減少二次貧化和巖移的發(fā)生。

（2）不規(guī)則布置矩形礦柱。針對礦山具體情況不同，在回采礦房時根據(jù)具體情況，在采場可能出現(xiàn)片幫地段，礦柱呈不規(guī)則的跳躍式布置。以增強局部不穩(wěn)固圍巖的穩(wěn)定。

采場結(jié)構(gòu)及點柱留設(shè)見圖1。

圖1 采場結(jié)構(gòu)及點柱留設(shè)

4 采場現(xiàn)場管理

對礦脈相隔較近、圍巖破碎的采場進行了重點跟蹤，并加強設(shè)計、施工、生產(chǎn)以及安全技術(shù)的管理。

（1）回采前制定采場回采安全技術(shù)措施。上掘過程中，要求作業(yè)人員加強頂板及兩幫的松石管理，特別應(yīng)防止上盤圍巖對作業(yè)人員造成傷害，采場掌子面不能過高，要嚴格控制在1.8m?；夭蛇^程中要減少對上盤圍巖的破壞，采幅控制在1.0～1.1m之間。采用合理的炮孔布置形式，炮眼間距控制在0.6m內(nèi)，在采場可能出現(xiàn)片幫地段要采取安全技術(shù)措施，以防采場片幫。

（2）南組101～107線之間礦脈密度大。礦脈無論在垂向上還是在水平走向上變化較大，礦脈膨脹縮小、尖滅再現(xiàn)、尖滅側(cè)現(xiàn)、分枝復(fù)合、分枝尖滅較為頻繁，側(cè)幕狀、網(wǎng)格狀、折線狀等也可見。如2009年布置的南組236中段103西副至101線V205、V206、V207和今年布置的南組186中段105～107線V205、V206、V207采場正在此范圍，鑒于這種情況，對這幾個采場要求盡可能地保持同一高度上采，上盤先于下盤的回采順序進行安排，由于礦脈相隔較近，V205、206兩采場東頭相隔僅1m，兩采場采用東頭合采、西頭分采的褲襠形式布置，并在兩采場分合處及V207采場對應(yīng)位置每上升10m留矩形礦柱（選取礦房對應(yīng)位置留礦柱，可更好地起到支撐圍巖的作用，增加采場隔墻的穩(wěn)定，減少二次貧化和巖移的發(fā)生）。為保證采場的隔墻厚度，V205采場礦脈擺在下盤，V206、V207兩采場礦脈擺在上盤。因V205、V206、V207相隔較近，回采后空場大，為減少巖移的發(fā)生，采取了“三強”措施（即強采、強放、強充）。由于V205、V206兩采場為合采，礦量比V207采場礦量多，為保證這3個采場均等上采，勞力便于管理，組織了綜合加強臺班施工。通過坑口管理人員和臺班作業(yè)人員的共同努力，南組236中段103西副至101線的V205、V206、V207和186中段105～107線V205、V206、V207 3個采場，以及今年9月結(jié)束的186中段107～109線V205、V206兩采場都已順利回采結(jié)束。

5 結(jié)語

（1）結(jié)合礦山實際，針對性地調(diào)整采場結(jié)構(gòu)參數(shù)及回采順序、合理地留設(shè)采場內(nèi)點柱，能安全地回收圍巖破碎及礦脈密集型資源。

（2）目前雖解決了回采率低和回采中存在的隔墻變薄失穩(wěn)、采場貫穿、礦巖冒頂、片幫、垮塌、中途停采等問題，并使損失率大大減少。但還存在采幅寬的采場在上采中大塊多，采場結(jié)束后造成大石卡死漏斗，使部分礦石難于回收，建議可采用無底柱裝礦機裝礦的淺孔留礦法。

［1］解世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1979.

［2］蔡美峰，何滿潮，劉東燕.巖石力學與工程［M］.北京：科學出版社，2002.

［3］吳賢振，王曉軍，趙 奎.基于3D-σ數(shù)值模擬的某鎢礦地壓活動區(qū)資源回收方案研究［J］.中國鎢業(yè)，2008，23（3）：7-9.

［4］李成生，胡菊南.矩形礦柱及其巖石力學評價［J］.有色金屬，1989，（4）：10-13.