胡八莊金礦上盤不穩(wěn)固礦體開采技術(shù)研究

秦忠虎，曹善川，趙興東

(東北大學， 遼寧沈陽 110819)

胡八莊金礦上盤不穩(wěn)固礦體開采技術(shù)研究

秦忠虎，曹善川，趙興東

(東北大學， 遼寧沈陽 110819)

胡八莊金礦的礦體為上盤不穩(wěn)固礦體，在采用無底柱淺孔留礦法時，頂板破碎易掉，片幫、冒頂時常發(fā)生，出礦損失率、二次貧化率也隨之增大，給生產(chǎn)、安全造成很多隱患和困難。針對此種情況，提出采用上向水平分層干式充填采礦法，該工藝大大地提高了礦石回采率、回采進度及工人工作的安全性，可在相似地質(zhì)條件的礦山推廣應用。

不穩(wěn)固薄礦體;上向水平分層干式充填;損失率;貧化率

1 礦體地質(zhì)賦存條件

胡八莊礦區(qū)隸屬于山東金洲集團富嶺礦業(yè)有限公司。區(qū)內(nèi)礦體主要為含金石英脈，局部為蝕變巖，主要有3條含金礦體，編號Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ號。

+5 m中段VI－2礦體，現(xiàn)已控制礦體長度50 m，69線向北40 m處尖滅，向南10 m處尖滅，礦體走向5°，傾角60°，礦體下盤為蝕變花崗巖，較穩(wěn)固;上盤為煌斑巖，厚度1～4 m，極不穩(wěn)固。

目前，礦區(qū)井下最大開采深度已至－140 m標高，共計3個井作業(yè)，分別為69線井、82線井、79線井，主要開采的礦體為V脈和VI脈?，F(xiàn)井下保有地質(zhì)儲量12萬t，其中Ⅴ號脈7萬t，Ⅵ號脈5萬t。

在－140 m中段81線現(xiàn)有坑道已控制礦體長度40 m，厚度2 ～2．5 m。礦體連續(xù)，傾角 60°，走向20°。礦體上盤存在2～2．5 m的煌斑巖破碎帶，非常不穩(wěn)固，為下一步開采帶來非常大的困難。

2 原用的采礦方法及存在的問題

胡八莊礦區(qū)井下采礦一直沿用無底柱淺孔留礦法，礦塊生產(chǎn)能力35 t/d。前期，在69線井 +35，+70 m中段VI－2號礦體已有礦房回采過程中采場頂板和上盤圍巖因脈巖穿插、節(jié)理發(fā)育、破碎，礦體傾角緩傾近60°等諸多原因造成冒頂、沉(片)幫現(xiàn)象發(fā)生頻率增加，礦房上盤圍巖沉(片)幫厚度有時高達2～3．5 m，沉(片)幫長度幾近礦房總長，隨礦房回采高度上升沉(片)幫現(xiàn)象逐漸嚴重，因而造成回采過程中礦石貧化率大幅增加(最高可達50%)，出礦損失率、二次貧化率隨之增大，給生產(chǎn)、安全造成很多隱患和困難。前階段為解決以上問題也多方考證、多次試驗，但效果均不理想，始終無法解決圍巖沉片幫的問題。

淺孔留礦法礦房從下而上逐層回采，每次崩下的礦石利用自重暫時只放出1/3左右，而其余的礦石存留于采空場中，用以支護兩盤巖石和便于工人站在其上繼續(xù)進行下一循環(huán)作業(yè)。留礦采礦法采場內(nèi)暫留的礦石在回采礦房過程中是經(jīng)常移動的，因而不能作為地壓管理的主要手段。

礦山多年生產(chǎn)實踐表明，原用的無底柱淺孔留礦法主要存在以下問題:

(1)應用淺孔留礦法進行回采上盤不穩(wěn)固礦體時，造成上盤經(jīng)常冒落，礦石損失率和二次貧化率較大，給生產(chǎn)、安全造成很多隱患和困難;

(2)在大量放礦時，礦體不能被完全放出，導致了大量的資源浪費;

EM斷路器產(chǎn)生的熱量主要源于其內(nèi)部脫扣器和觸頭等導體的通電熱效應，并通過熱的3種傳遞方式由自身傳導到周圍空氣中。其傳熱過程如圖2所示。當EM斷路器有負荷電流流過時，由焦耳定律可知，EM斷路器的火線(L)和零線(N)回路的電能功耗轉(zhuǎn)化為熱能。熱能經(jīng)導體、內(nèi)部氣隙與外殼間的熱對流以及導體與外殼間的熱輻射，被傳到外殼金屬部分的內(nèi)壁上。外殼內(nèi)壁的累積熱量通過熱傳導傳遞至外殼表面，最后經(jīng)由外殼與周圍空氣間的熱輻射和熱對流，把熱量傳到周圍的空氣中。當負載電流、空氣溫度等條件不發(fā)生變化，熱量的產(chǎn)生和耗散相等時，溫度場達到平衡。

(3)淺孔留礦法的作業(yè)機械化程度不高，人工平場工作量大;

(4)冒落和片幫的大塊圍巖會堵塞溜井，給大量放礦造成了很大的困難。

3 采礦方法改進

在胡八莊礦區(qū)通過現(xiàn)場實地調(diào)查，收集礦巖試樣及其相關(guān)地質(zhì)資料，在實驗室對試樣的物理力學性質(zhì)進行了詳細的分析，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對礦巖穩(wěn)定性進行定性分級，并結(jié)合礦體賦存條件，選擇了干式充填采礦法(如圖1所示)。

3．1 采場布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)

2個礦房同時回采，充填1#礦房時回采2#礦房，礦房沿走向布置，礦房長分別為37 m和39 m，寬度為礦體的厚度，礦體傾角51°，階段高度為30 m，礦房斜長約40 m。聯(lián)絡道間距均為5 m，不留頂柱，留5 m厚的底柱，間柱寬度為6 m。每分層回采2 m，然后進行充填。

3．2 采準切割工程布置

圖1 胡八莊金礦上盤不穩(wěn)固礦體干式充填采礦法

(1)底部結(jié)構(gòu)。在5 m厚的底柱內(nèi)，2個礦房中分別鑿直徑為1．3 m的放礦溜井，并架設放礦漏斗。

(2)切割拉底方案。連通第一層聯(lián)絡道，形成拉底空間。

(3)掘進充填井。由于礦體比較薄，并且礦房也不是很長，所以每個礦房內(nèi)布置1條充填井，充填井沿礦體上掘至－110 m中段，斷面1．6 m×1．8 m。

(5)聯(lián)絡道布置。沿天井向上每5 m向采場掘進一穿脈聯(lián)絡道。為保證回采貫通，聯(lián)絡道穿過礦體，一是起探礦作用，二是用作行人聯(lián)絡道和采場通風道，聯(lián)絡道斷面1．6 m×1．8 m，此外，電耙絞車設置在聯(lián)絡道內(nèi)。

3．3 回采充填工作

1#礦房和2#礦房同時回采，每個礦房各設1條充填井和1條礦石溜井?；夭勺韵露线M行，每次爆破后，從溜井放出所有礦石，搭建直徑為1．3 m的鋼溜井，然后通過充填井向礦房中放入廢石，并用電耙整平，最后在充填的廢石料表面鋪設0．2 m厚、強度5～8 MPa的混凝土。從右向左依次回采，當采完1#礦房時，對1#礦房進行充填，然后回采2#礦房，采完2#礦房，對其進行充填，同時回采1#礦房。依次交替采充，互不干擾，節(jié)省了充填體凝固的等待時間，提高了工作效率。

依次自下而上沿著斜向向上推進至礦塊的頂部。隨著回采的進行，將電耙絞車向上一層聯(lián)絡道轉(zhuǎn)移。充填料主要來自－110 m中段掘進所產(chǎn)出的廢石。

3．4 落礦與出礦

采用7655型鑿巖機，站在爆堆上打上向傾斜炮孔，孔徑42 mm，孔深2 m，排距0．5 m。使用銨油炸藥或乳化炸藥卷進行爆破，采用微差導爆管雷管起爆。

該方案直接采用下盤溜井出礦，礦石溜至出礦巷道，通過放礦漏斗裝車。

3．5 通風與排水

新鮮風流由下盤階段運輸平巷進入通風行人天井，通過聯(lián)絡道進入采場，污風通過充填回風天井進入上中段的回風巷道。

中段排水由馬頭門、車場和石門巷水溝流入中段天井，再由天井倒段至－350 m中段水倉，經(jīng)水倉一次排水至地表。

4 評價

(1)采用干式充填，減少了無底柱留礦法的層間頂柱損失，提高了礦石回采率。

(2)從采場底部掘進切割巷道，然后上向分層回采，減少了掘進工程量，且采場暴露面積小，出礦比較安全。

(3)2個礦房同步回采，回采和充填互不干擾，大大提高了生產(chǎn)進度，提高了采場生產(chǎn)能力，并及時維護了采場上下盤圍巖，每次回采采用淺孔爆破，便于控制采場上下盤，降低了采礦貧化率。

(4)回采過程中將礦石中的廢石及時手選用于采場充填，減少了礦石貧化和充填量，有利于降低成本。

(5)2個礦房同步回采，不留間柱，以水泥隔墻替換間柱，大大提高了礦石的回收率，減少資源損失，增加了效益。

(6)在采場內(nèi)部使用小型電耙子出礦及充填，提高了勞動效率。

生產(chǎn)實踐表明，上向水平分層干式充填法具有貧化、損失率低、作業(yè)安全、適應性強和能控制地壓活動等優(yōu)點，對于低品位、圍巖穩(wěn)固性差、礦體傾角緩的薄礦脈是一種較適宜的采礦法。在開采礦巖中等或中等以上穩(wěn)固的勘探級別較高、產(chǎn)狀復雜的礦體方面，具有廣闊的應用前景。

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2010－11－10)

秦忠虎(1985－)，男，山西洪洞人，碩士研究生。研究方向:采礦方法、巖石失穩(wěn)及其控制。