貴州遵義長溝錳礦采用長壁式崩落法的探討

周支文

(廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西南寧 530022)

1 礦山開采現(xiàn)狀

1.1 地質(zhì)條件

貴州錳礦資源豐富，其中遵義地區(qū)是我國最早的大型錳礦基地。貴州遵義長溝錳礦屬于濱海瀉湖相沉積的大型碳酸錳礦床。錳礦層賦存于二迭系上統(tǒng)龍?zhí)督M第1段(P2l1)含錳巖系的中下部，以假整合關(guān)系覆于二迭系下統(tǒng)茅口組第2段(P1m2)薄層炭硅質(zhì)灰?guī)r之上。錳礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出，層位穩(wěn)定，為單斜構(gòu)造。礦層連續(xù)性較好，變化幅度較小，走向長度4 000多m，沿傾向1 000 m未尖滅，其中一礦區(qū)礦體厚度1.5～2.5 m，局部3.5 m。礦層沿走向長2 000多m，沿傾斜最大延長1 000 m未見礦層尖滅，礦體連續(xù)性較好，傾角 15(°)～35(°)，礦層底部有0.1～0.2 m厚的粘土頁巖層，該層下部為堅硬的中厚硅質(zhì)灰?guī)r。礦層頂部為灰色粘土頁巖，厚0.5～2 m，此層之上為厚10～15 m的硅質(zhì)灰?guī)r。區(qū)內(nèi)有3條斷層。礦層產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀一致。礦層中可分為上、中、下3部分，下部以灰色致密鈣菱錳礦石為主，含 M n 15%～26%，F(xiàn)e 6%～10%；中部以黑色、灰黑色薄層狀或塊狀鈣菱硬錳礦石為主，含M n 18%～23%，F(xiàn)e 8%～11%；上部礦石與中部礦石無明顯區(qū)別，但含錳一般稍低，含鐵較高。該地段礦、巖主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，參見表1。

表1 礦、巖物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

1.2 使用采礦方法的技術(shù)指標(biāo)及存在問題

該礦區(qū)原采用房柱法開采，設(shè)計礦塊沿走向布置，礦塊長55 m。頂?shù)字鶎? m，礦柱規(guī)格3 m×3 m，礦房寬7～8 m。海拔高度780 m以上使用房柱法效果較好。其采準(zhǔn)切割工作量不大，工作組織簡單，坑木消耗少，通風(fēng)良好，作業(yè)安全，礦房生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率較高。但開采至780 m以下時，由于上部覆蓋巖層達到100 m以上，地壓明顯增大，到725 m水平時，礦房寬度只能開到3～5 m，如圖1，礦柱礦量所占比重較大(＞20%)，礦石損失很大，且礦層及頂板穩(wěn)固性明顯降低，安全難度加大。冒頂和片幫事故難以控制?，F(xiàn)階段房柱法開采已不太適用。

圖1 房柱法采場

2 房柱法與長壁式崩落法比較

房柱法是回采礦石、圍巖穩(wěn)固的水平和緩傾斜礦體的有效采礦方法，在我國應(yīng)用最早。當(dāng)?shù)V體厚度較薄(4 m以下)，頂板巖石很穩(wěn)固，且地壓不很大時，效果較好。房柱采礦法的采準(zhǔn)切割工作量不大，工作組織簡單，坑木消耗少，通風(fēng)良好，作業(yè)安全，礦房生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率較高。但礦柱礦量所占比重較大，礦石損失很大[1]。實踐證明：開采深度大時，地壓增加，礦柱所占比重更大，礦石損失也更大。

長壁式崩落法是開采頂板巖石不穩(wěn)固，厚度小于3～4 m，傾角小于35(°)的緩傾斜層狀礦體的較好采礦方法。其優(yōu)點是：采準(zhǔn)工作量布置比較簡單，生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高，損失、貧化小，通風(fēng)條件好。缺點是：使用木支護時，木材消耗大[1]188-192；使用液壓支柱時，一次性投資較大；支護勞動強度大，頂板管理復(fù)雜。

比較以上方法：長壁式崩落法的采準(zhǔn)工作和工作面布置比較簡單，能大幅度的提高礦石產(chǎn)量，勞動生產(chǎn)率高、損失貧化小，通風(fēng)條件和安全條件好[2]。隨著單體液壓支柱的成熟運用，現(xiàn)在逐步推廣使用該方法，已取得了較好的經(jīng)濟效益。其缺點是：初期投資較大，支護勞動強度大，頂板管理復(fù)雜。

3 采用長壁式崩落法要達到的目的

根據(jù)采礦方法必須滿足：確保礦床開采的安全及良好的勞動條件；礦石損失和貧化??；勞動生產(chǎn)率高；經(jīng)濟效益好并遵守有關(guān)法規(guī)要求的原則。結(jié)合湘潭錳礦等開采實際經(jīng)驗比較，為充分利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施，選用長壁式崩落法較為合理[3]。長壁式崩落法的布置如圖2所示。本采礦方法只需在現(xiàn)有房柱法的基礎(chǔ)上增加單體液壓支柱、液壓站和回柱絞車。此采礦方法安全更加可靠，減少了切割工程量，提高了采礦生產(chǎn)能力和礦石回收率，降低了采礦成本。在生產(chǎn)過程中研究和掌握礦山地壓活動規(guī)律，改進頂板管理工作，應(yīng)用機械化的液壓支柱，重復(fù)回收利用，減輕體力勞動強度，必將取得很好的安全生產(chǎn)效果。

圖2 長壁式崩落法采場

4 長壁式崩落法開采的改進

1)由于礦層上部粘土不穩(wěn)固，因此，開采時要預(yù)留 0.3(°)護頂?shù)V。

2)采取單體液壓支柱支護，支護密度要適當(dāng)，支柱上加柱帽?？蛇x用DW(X)16或SYZ-1型單體液壓支柱(支護阻力為200 kN/根)，排距(進尺)1.2 m，柱距0.7 m。

3)適當(dāng)使用松動爆破，炮泥堵塞長度≮300 mm，保證堵塞質(zhì)量，提高爆破效果，使爆堆集中，避免破壞支柱，也便于出礦[4]。

4)為避免爆破破壞液壓支柱，要對距爆破工作面最近的支柱采取保護措施，并防止礦石跑到支柱間。如用廢棄橡膠皮帶、鐵絲網(wǎng)、木板等進行保護，防止爆破炸壞支柱和礦石跑到支柱間不好回收。

5)控制好懸頂、控頂和放頂距離，并落實安全措施。

6)放頂前應(yīng)進行全面的安全檢查，在密集支柱中，每隔3～5 m應(yīng)有1個寬度≮0.8 m的安全出口，密集支柱受壓過大時，要及時采取加固措施[5]。

7)放頂時，人員不應(yīng)在放頂區(qū)附近的巷道內(nèi)停留。

8)撤柱應(yīng)自下而上、由遠而近進行。

9)放頂若未達到預(yù)期效果，應(yīng)作周密設(shè)計，方可進行2次放頂。

10)撤柱后不能自行冒落的頂板，要在密集支柱外0.5 m處，向放頂區(qū)重新打一排傾角為60(°)左右的炮孔爆破，強制放頂。

通過以上改進，并在應(yīng)用長壁式崩落法回采過程中，不斷總結(jié)和改進存在的問題，將會改善安全生產(chǎn)條件，大幅度提高采場生產(chǎn)能力，使深部緩傾斜薄礦體的開采更加安全可靠，并取得更好的經(jīng)濟效益。

[1]李朝棟，李紹錄，陳中經(jīng)，等.金屬礦床開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1981，111-117.

[2]陳國忠，徐光良，高文禮，等.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1984，192-202.

[3]張德明，李少磊，徐思華，等.新編礦山采礦設(shè)計手冊[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007，1074-1076.

[4]伍漢，陳宣蔚，王家瑞，等.爆破工程[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1979，103-104.

[5]李曉飛，薛劍光，劉成江，等.金屬非金屬礦山安全規(guī)程解讀[M].武漢：長江出版社，2006，209-210.