同一采場多種采礦方法的聯(lián)合應(yīng)用

趙忠權(quán)，陳紅剛

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南硯山 663101)

礦產(chǎn)資源是國家的寶貴財富，加強(qiáng)礦山的采掘技術(shù)管理，正確地選擇與應(yīng)用合理的采礦方法，是礦山生產(chǎn)管理中的一項重要任務(wù)，是衡量礦山開采技術(shù)條件的重要標(biāo)志。

1 地質(zhì)概況及礦山開采技術(shù)條件

斗南錳礦嘎科礦段已有幾十年的開采歷史，現(xiàn)采礦生產(chǎn)能力為800 t/d[1]。礦體賦存在 T2f41(法郎組)亞段之間，呈條帶狀產(chǎn)出，礦層厚度0.46～4.01 m，平均厚度1.43 m，礦層形態(tài)受向斜控制，邊界較為規(guī)則，傾角 9(°)～69(°)，南翼有些地段呈直立以至倒轉(zhuǎn)，褶皺、斷層裂隙比較發(fā)育，屬中等偏復(fù)雜，受此影響，礦體變化、起伏比較大[2]。礦區(qū)水文地質(zhì)為較為簡單、礦區(qū)內(nèi)無大的地表水流。

斗南錳礦嘎科礦段埋藏于中三迭系發(fā)郎組的一套層理發(fā)育的細(xì)碎屑為主的沉積巖中，礦層及其頂?shù)装鍘r性特征和破碎帶發(fā)育的不連續(xù)結(jié)構(gòu)面，斷裂構(gòu)造破壞了礦層的連續(xù)性，極為發(fā)育的節(jié)理裂隙破壞了巖體的完整性，特別是斷層破碎帶、巖質(zhì)松軟，對井下工程影響較大。盡管礦區(qū)水文地質(zhì)簡單，但由于泥質(zhì)巖類遇水強(qiáng)度大大降低，上盤含水帶通過采動裂隙及斷層滲透進(jìn)一步降低巖體的穩(wěn)定性，特別是雨季影響更大?？傊鶕?jù)斗南錳礦嘎科礦段的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造將巖體分為泥巖巖組，粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖組，灰?guī)r巖組、灰質(zhì)氧化錳巖組。從工程特性評價斗南錳礦嘎科礦段雖然圍巖均具有一定的穩(wěn)定性，但由于區(qū)內(nèi)有上述因素的影響，故對井下采礦非常不利。

2 斗南錳礦嘎科礦段采礦方法應(yīng)用現(xiàn)狀

斗南錳礦嘎科礦段采礦方法根據(jù)礦體傾角、礦厚及頂板穩(wěn)固情況的不同分為房柱采礦法、淺孔留礦采礦法及下向分層采礦法3種[3]。根據(jù)礦體傾角的不同，房柱采礦法主要應(yīng)用于嘎科礦段北翼礦體的開采，淺孔留礦采礦法和下向分層采礦法主要應(yīng)用于嘎科礦段南翼礦體的開采。

2.1 房柱采礦法

房柱采礦法用于開采礦房頂板相對穩(wěn)定的水平和緩傾斜礦體，一般礦石厚度不宜過大，如N-V I-6號采場。其主要工藝是：掘支人行井、出礦井、拉底切割平巷和切割上山，采用進(jìn)路式回采方式，以拉底切割平巷和切割上山為聯(lián)絡(luò)道，分別由上部向拉底切割平巷方向逐步退采，遵循“掘二采二”的原則。在回采過程中，需留足夠尺寸和數(shù)量的不對稱礦柱護(hù)頂，確保采礦作業(yè)安全。采用此法回采礦房礦石安全可靠，但采礦損失率高，一般在25%左右，如遇采場頂板穩(wěn)定性差，損失率更高，在25%左右?？傊?，房柱采礦法應(yīng)用范圍廣但安全性較差。

2.2 淺孔留礦法

淺孔留礦法主要用于礦體傾角較大，礦塊較為連續(xù)，礦塊頂板穩(wěn)定性較好，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨?、段層裂隙或其它地質(zhì)條件影響較小的礦塊，其優(yōu)點是采礦強(qiáng)度大，但空區(qū)難以處理，礦柱不易回收，放礦過程中遇大塊卡堵放礦通道，將造成礦石大量損失，特別是采場頂?shù)装宸€(wěn)定性差，頂?shù)装迕奥?，大量廢石混入，造成貧化嚴(yán)重，貧化達(dá)35%左右。

2.3 下向分層采礦法

下向分層采礦法主要用于礦體傾角較大，礦塊連續(xù)性差，礦塊頂?shù)装宸€(wěn)定性差，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨?、段層裂隙或其它地質(zhì)條件影響較大的礦塊。

經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明，上述3種方法雖然各有明顯的優(yōu)點，但隨生產(chǎn)的不斷擴(kuò)大，許多缺點便逐步顯露出來，主要有：

1)隨著開采深度的增加，地壓增加，頂板圍巖穩(wěn)固性更差，頂板管理難度增大，單一采礦方法會造成采場采礦損失、貧化嚴(yán)重；

2)采用房柱法采礦的采場礦柱量大，難以回采；

3)采用淺孔留礦法采礦的采場，空區(qū)難以處理，礦柱不易回收，放礦過程中遇大塊卡堵放礦通道，將造成礦石大量損失，特別是采場頂?shù)装宸€(wěn)定性差，頂?shù)装迕奥洌罅繌U石混入，造成貧化嚴(yán)重，貧化達(dá)35%左右；

4)邊角殘礦采用房柱法回采礦石，采切工程量大，成本高，效益低；

5)上述任何一種采礦方法很難適用于單一采場礦體出現(xiàn)分支、重疊、產(chǎn)狀變化大及斷層構(gòu)造、節(jié)理裂隙比較發(fā)育且對礦段礦石破壞比較大的礦塊。

3 采礦方法聯(lián)合應(yīng)用方案

考慮到斗南錳礦現(xiàn)有技術(shù)管理水平和裝備水平，以及多年來的采礦實踐，有效地控制地壓，針對礦體產(chǎn)狀變化大，且有分支重疊的現(xiàn)象，在確保安全生產(chǎn)，成本領(lǐng)先，以經(jīng)濟(jì)效益為中心的生產(chǎn)經(jīng)營理念，本著安全生產(chǎn)，降低采礦成本，確保技術(shù)指標(biāo)和安全生產(chǎn)的實現(xiàn)的前提下，經(jīng)過認(rèn)真比較，確定了斗南錳礦條件復(fù)雜采場的采礦方法為聯(lián)合式采礦方法。

3.1 房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法

房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法應(yīng)用在嘎科礦段N-Ⅶ中段1號采場，礦體平均傾角為32(°)，采場呈梯形狀，上寬54 m，下寬64 m，1號采場經(jīng)主切割上山實際揭露，在上山20 m處受兩個走向斷層影響，斷層上盤礦石傾角變陡，斷層錯距在4 m左右。根據(jù)采場實際揭露情況并對此采場原設(shè)計采用房柱采礦法的采礦方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價后，把原設(shè)計采礦方法變更為房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法對1號采場進(jìn)行采礦作業(yè)，此法有利于提高1號采場采礦回采率降低損失率，并且能提高1號采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)。

1號采場聯(lián)合式采礦法采礦施工工藝是斷層上盤礦石傾角37(°)左右，采用下向分層法回采礦石，有利于提高采場采礦回采率降低損失率，并且能提高電耙出礦效力和采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)，減少了采用房柱采礦法每一崩礦步距用于封堵采空區(qū)的原木消耗。斷層下盤礦石傾角27(°)左右，采用房柱采礦法回采礦石，有利于提高采場的采礦強(qiáng)度和確保采場的安全生產(chǎn)(如圖1所示)。

圖1 聯(lián)合式采礦方法

從圖1可看出，在斷層影響上下盤礦體產(chǎn)狀不同情況下，采用聯(lián)合采礦法的有效性。

3.2 淺孔留礦與下向分層聯(lián)合式采礦法

淺孔留礦與下向分層聯(lián)合式采礦法應(yīng)用在嘎科礦段南翼五中段26號采場，26號采場上中段走向長17 m，下中段走向長為36 m。經(jīng)主探礦上山實際揭露，礦塊受迎頭斷層〔走向為 50(°)，傾角為 80(°)〕的影響，礦塊被分為兩部分，第1部分在水平標(biāo)高1 715～1 746之間，第2部分在水平標(biāo)高1 729～1 747之間。斷層上盤礦體平均傾角為45(°)，斷層下盤礦體平均傾角為60(°)。經(jīng)實際揭露，上盤礦體直接頂板為0.20 m左右的灰黑色泥巖，采場頂板為灰色泥質(zhì)灰?guī)r，大體較為穩(wěn)固。下盤礦體傾角較大，礦塊連續(xù)差，礦塊頂?shù)装宸€(wěn)定性差，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨?、段層裂隙或其它地質(zhì)條件影響較大的礦塊。因此采場受斷層影響，礦層形成了斷層的上、下盤礦層重疊并對此采場原設(shè)計采用下向分層采礦法的采礦方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價后，把原設(shè)計采礦方法變更為淺孔留礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法對26號采場進(jìn)行采礦作業(yè)，此法有利于提高26號采場采礦回采率降低貧化率，并且能提高26號采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)。

26號采場聯(lián)合式采礦法采礦施工工藝是斷層上盤礦石傾角45(°)以上，采用淺孔留礦法回采礦石，有利于提高26號采場采礦回采率降低貧化率，并且能提高26號采場的采礦強(qiáng)度及采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)，減少了采用下向分層采礦法每一分層的切割工程量，降低了采場的千噸采切比。斷層下盤礦石傾角60(°)左右，據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)管理水平和裝備水平采用下向分層采礦法回采礦石，有利于下盤礦石采出礦石的搬運，以確保下盤礦石采礦作業(yè)安全(如圖2所示)。

圖2 留礦法和下向分層法

從圖2可看出，不同產(chǎn)狀礦體使用不同采礦方法對回采安全系數(shù)。

3.3 不規(guī)則房柱采礦法

不規(guī)則房柱采礦法應(yīng)用在嘎科礦段北翼六中段7號采場，7號采場礦體傾角在38(°)～48(°)之間，平均傾角43(°)，礦層的直接頂板為0.2 m左右的灰黑色鮞狀泥巖，該層的粘結(jié)性較差，不穩(wěn)固，經(jīng)常會隨同礦石一起被爆下，礦石的直接底板為一層0.3 m左右的灰綠色泥巖，底板為紫紅色的疙瘩狀灰?guī)r。

7號采場礦體N-Ⅴ中段走向長為78.5 m，北翼六中段走向長為64.1 m，礦體傾角相對大，該段礦體處于F12和F13之間，根據(jù)在通風(fēng)井揭露的具體情況，該段礦體產(chǎn)狀變化大及斷層構(gòu)造、節(jié)理裂隙比較發(fā)育且對礦段礦石破壞比較大的礦塊。決定7號采場共分3個礦房采用不規(guī)則房柱采礦法對礦塊進(jìn)行回采。采用不規(guī)則房柱采礦法的優(yōu)點是，可探采結(jié)合，及時掌握采場地質(zhì)變化情況，適時調(diào)整采礦回采施工工藝；可以減少采場采礦切割工程量，降低了采場的千噸采切比；可靈活預(yù)留不規(guī)則礦柱，能有效提高采礦回采率降低貧化率，能有效維護(hù)采場頂板，提高采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)(如表1所示)。

表1 各種聯(lián)合式采礦法的采礦技術(shù)特征

從表1可看出，不同采礦方法運用在采場時的技術(shù)參數(shù)。

4 聯(lián)合式采礦方法評價

聯(lián)合式采礦方法經(jīng)過采礦實踐證明，均取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果(如表2所示)[4]。

由表2可看出，采用聯(lián)合式采礦方法后，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于原設(shè)計采礦方法。

5 結(jié)語

聯(lián)合式采礦法是近年來出現(xiàn)的新技術(shù)、新方法，它打破了目前采礦時以地壓管理方法為依據(jù)所確定的現(xiàn)行地下采礦方法，它把多種不同性質(zhì)的采礦方法在同一采場開采技術(shù)條件下聯(lián)合應(yīng)用，可發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，摒棄其各自的缺點，特別是在礦石賦存條件變化大的采場應(yīng)用效果更佳，對降低礦石的損失與貧化，有效地控制地壓并擴(kuò)大其使用范圍具有明顯的效果，進(jìn)而獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。

總之，在礦產(chǎn)資源十分緊張的今天，能提高礦石的回采率，降低礦石貧化率，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，多種采礦方法在同一采場的靈活應(yīng)用，實質(zhì)上是對同一采場的不同部位都選用了最佳的采礦方法的組合，是打破常規(guī)的“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”的采礦方法，這種聯(lián)合式采礦方法可在條件合適的采場推廣應(yīng)用。

表2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對照

[1]云南省有色地質(zhì)勘查院.云南省觀山縣斗南錳礦區(qū)嗄科、白姑采區(qū)錳礦資源儲量核實報告[R].曲靖：云南省有色地質(zhì)勘查院，2008.

[2]云南省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊.斗南錳礦區(qū)嘎科、白姑礦段詳細(xì)勘探地質(zhì)報告[R].[出版地不詳]：云南省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊，1979.

[3]郭金峰.斗南錳礦采礦方法與地壓法動規(guī)律的研究[R].文山：云南文山斗南錳礦，冶金部馬鞍山礦山研究，1993.

[4]云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，斗南分礦生產(chǎn)技術(shù)財務(wù)表[R].文山：云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，2007.