無底柱分段崩落法在那林金礦傾斜中厚礦體的應(yīng)用

陶 冠 周 波 伍垂志 陸芳萍

（隆林鑫隆礦業(yè)有限責(zé)任公司）

無底柱分段崩落法在那林金礦傾斜中厚礦體的應(yīng)用

陶 冠 周 波 伍垂志 陸芳萍

（隆林鑫隆礦業(yè)有限責(zé)任公司）

詳細(xì)介紹了無底柱分段崩落采礦法在那林金礦實(shí)驗(yàn)研究的情況。根據(jù)礦體的賦存特征，采用無底柱分段崩落采礦法開采該礦的傾斜中厚礦體，經(jīng)過一段時(shí)間的應(yīng)用與實(shí)踐，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)選擇在660 m中段676m分段至684m分段14～20勘探線之間，工業(yè)儲(chǔ)量22 778 t，實(shí)驗(yàn)取得的采礦損失率與貧化率分別為23.65%和18.18%。

金礦 無底柱分段崩落采礦法 中厚礦體 中深孔

那林金礦現(xiàn)主要開采Ⅱ號(hào)礦體，分布在礦區(qū)51～0、0～36勘探線之間，地表出露長2 300 m，控制礦體長2 100 m，斜深80～590 m，標(biāo)高910～320 m，賦存于F2斷層構(gòu)造破碎帶及其頂?shù)装骞杌?、黃（褐）鐵礦化砂泥巖中，礦體規(guī)模較大，呈板狀、似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，形態(tài)平直。礦體產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾向169°～224°，傾角40°～70°，平均傾向193°，平均傾角52°；礦體厚度0.84～18.10 m，平均厚度6.78m，地質(zhì)平均品位2.75 g／t，工業(yè)儲(chǔ)量約1 143萬t。礦體直接頂板不穩(wěn)固，很容易造成頂板的冒落和塌方，對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成較大的威脅，并給礦石的損失和貧化管理帶來難度。

從2001年7月至2008年5月，礦山采用無底柱淺孔留礦采礦法，但由于礦體傾角變化較大，礦巖穩(wěn)固性較差，致使采場(chǎng)施工安全性很差，影響采場(chǎng)正?；夭?、出礦作業(yè)，采高7～8 m后就無法再往上回采，致使采場(chǎng)生產(chǎn)能力達(dá)不到選廠的處理量要求。針對(duì)該礦體以上特點(diǎn)，那林金礦經(jīng)過多方考察、論證，最后確定采用無底柱分段崩落采礦法開采傾斜中厚礦體（礦體厚度＞4 m），無底柱分層崩落采礦法開采傾斜薄層礦體（礦體厚度≤4 m）。該采礦方法經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

1 實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)地質(zhì)及開采技術(shù)條件

實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)選擇在660 m中段676 m分段至684 m分段14～20勘探線之間，分段高度8 m，684 m分段及以上礦體已經(jīng)采完，采空區(qū)被覆蓋層充填。該礦塊呈板狀、透鏡狀產(chǎn)出，受斷裂構(gòu)造控制，產(chǎn)狀與F2斷層基本一致，走向長100 m，傾向185°～199°，平均傾向192°，礦體下盤傾角43°～56°，上盤傾角49°～71°，平均品位2.31 g／t，礦體平均厚度8.11 m，工業(yè)儲(chǔ)量22 778 t。

本礦塊礦體賦存于F2斷層破碎帶中，由硅化破碎的斷層角礫巖組成。礦體上下盤均為中～弱硅化的細(xì)砂巖、粉砂巖或泥巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育；礦體主要為松散的斷層角礫巖，并具有浸水性強(qiáng)、節(jié)理裂隙發(fā)育的特點(diǎn)；礦巖穩(wěn)固性較差，致使采礦過程中，采場(chǎng)容易冒落，礦石損失貧化指標(biāo)高，礦體與圍巖沒有明顯的界線，靠化驗(yàn)品位區(qū)分礦巖。礦石密度2.85 t／m3，巖石密度2.65 t／m3，礦巖松散系數(shù)1.5～1.52，礦巖普氏系數(shù)f＝4～6，礦巖自然安息角37°，礦巖易爆易碎。整個(gè)礦塊水文地質(zhì)條件簡單。由于礦塊上部各分段已采空，地壓顯現(xiàn)較明顯，回采進(jìn)路容易坍塌、冒落，給礦體回采帶來了一定的難度。

2 采礦方法應(yīng)用與實(shí)踐

2.1 無底柱分段崩落采礦法

該采礦方法適用于礦體垂直厚度大于4 m、傾角大于50°的傾斜中厚礦體，見圖1。

圖1 無底柱分段崩落采礦法

2.2 實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)及布置

2.2.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場(chǎng)沿礦體走向布置，采場(chǎng)長度100 m，分段高度8 m，寬為礦體厚度。前期開拓工程中已施工了1條溜礦井、1條通風(fēng)人員材料井及脈外斜坡道。

2.2.2 采場(chǎng)采準(zhǔn)切割工作

從斜坡道沿垂直礦體走向方位施工斜坡道與脈外分段平巷的聯(lián)絡(luò)巷，然后施工脈外分段平巷，需要施工聯(lián)絡(luò)巷與溜礦井、人員材料井連通，脈外分段平巷距離礦體下盤12～15 m，斷面規(guī)格2.5 m×2.5 m。為了更好地控制礦體產(chǎn)狀及出礦方便，在采場(chǎng)內(nèi)每隔25 m需要施工1條脈內(nèi)與脈外分段平巷的聯(lián)絡(luò)巷，稱為穿脈平巷，共計(jì)5個(gè)，斷面規(guī)格2.5 m ×2.5 m，此巷道需穿過礦體上盤控制礦體（通達(dá)礦體后亦可錯(cuò)開一定距離再施工脈內(nèi)探礦平巷）。在礦體內(nèi)靠下盤位置沿礦體走向掘進(jìn)1條脈內(nèi)回采進(jìn)路（理論上允許吃進(jìn)部分圍巖），斷面為三心拱，規(guī)格2.8 m×2.8 m。

在礦塊端部布置切割平巷和切割天井，斷面規(guī)格2.0 m×3.0 m，切割平巷和切割天井宜布置在礦體較厚處，切割平巷利用端部穿脈平巷擴(kuò)幫形成，切割天井布置在礦體上盤，傾角同上盤礦體傾角，完成整個(gè)采場(chǎng)的采切工作。

2.2.3 巷道掘進(jìn)與支護(hù)

脈外分段平巷、穿脈平巷掘進(jìn)，可按普通巷道掘進(jìn)方式進(jìn)行，對(duì)于局部不穩(wěn)固地段，按光面爆破掘進(jìn)，采用噴漿支護(hù)，局部不穩(wěn)固地段采用噴錨金屬網(wǎng)支護(hù)。脈內(nèi)回采進(jìn)路掘進(jìn)，一律按光面爆破掘進(jìn)，每掘進(jìn)4 m必須進(jìn)行支護(hù)后方可向前掘進(jìn)，脈內(nèi)回采進(jìn)路是集鑿巖、出礦為一體，暴露時(shí)間長，加上礦體穩(wěn)固性差，需進(jìn)行噴錨金屬網(wǎng)支護(hù)。

光面爆破施工：先掘進(jìn)4 m左右的小斷面，然后進(jìn)行光面爆破，即按照巷道外形輪廓進(jìn)行鑿巖，巷道拱部孔距為300 mm，幫部400 mm。要求鉆鑿的光面爆破炮孔與巷道縱向中心線基本平行，采用間隔不藕合裝藥。其炮孔布置圖見圖2。

支護(hù)參數(shù)：脈外巷道噴漿支護(hù)，噴層厚度為50 mm，噴漿強(qiáng)度M20。脈內(nèi)回采進(jìn)路噴錨金屬網(wǎng)支護(hù)，先噴射一層砂漿，噴層厚度為30 mm，噴漿強(qiáng)度M20；然后進(jìn)行錨網(wǎng)支護(hù)，錨桿一端需要設(shè)計(jì)擋漿環(huán)，錨桿長度2 m，直徑16 mm，錨桿網(wǎng)度1 m，錨桿錨固長度500mm，金屬網(wǎng)網(wǎng)格50mm×50mm，寬度1.2 m；掛網(wǎng)支護(hù)時(shí)網(wǎng)與網(wǎng)之間必須有100 mm的重疊搭接，并要求金屬網(wǎng)緊貼巖壁，錨桿墊板正向安裝在金屬網(wǎng)之外；噴錨金屬網(wǎng)支護(hù)，一般金屬網(wǎng)需掛到巷道腰線部位，如遇到回采進(jìn)路極不穩(wěn)固的情況，需掛到巷道底部；最后進(jìn)行噴漿支護(hù)，噴層厚度為70 mm，噴漿強(qiáng)度M20。

圖2 炮孔布置示意

2.2.4 采場(chǎng)回采工作

無底柱分段崩落采礦法回采礦石，需采用中深孔鑿巖，選用YGZ－90型中深孔鑿巖機(jī)，孔徑為60 mm。脈內(nèi)回采進(jìn)路鉆鑿上向垂直扇形中深孔，排距1.6 m，孔底距1.8～2.2 m（下盤礦體部分炮孔為1.2～1.6 m）。切割槽同樣鉆鑿上向垂直扇形中深孔，排距1.0 m，孔底距1.0～1.2 m。礦巖自然安息角37°，所以扇形中深孔兩邊底角炮孔傾斜角度控制在40°～45°。其上向垂直扇形中深孔布置圖見圖3。

圖3 上向垂直扇形中深孔布置

爆破使用2＃巖石乳化炸藥，采用人工裝藥，裝藥系數(shù)為80%～85%。爆破使用非電導(dǎo)爆管網(wǎng)絡(luò)起爆，實(shí)現(xiàn)多段位接力微差起爆。落礦時(shí)先爆破兩端切割槽形成有效爆破空間，再由切割槽沿兩邊向中央逐步起爆正常排位炮孔，每次放炮1～2排，每排崩礦量250 t左右，即形成2個(gè)出礦面。

2.2.5 出礦方式

崩落礦石使用WJD－1.0型鏟運(yùn)機(jī)出礦。由于放礦橢球體的存在，鏟運(yùn)機(jī)每次鏟礦時(shí)應(yīng)盡量由礦體下盤鏟出，經(jīng)脈外聯(lián)絡(luò)巷運(yùn)輸至溜礦井，礦石經(jīng)溜礦井底部漏斗裝入礦車，經(jīng)斜井提升后由主平巷運(yùn)出地表。出礦采用截止品位法，經(jīng)過綜合分析得出結(jié)論：當(dāng)出礦品位低于1.2 g／t時(shí)停止出礦。

2.2.6 采場(chǎng)通風(fēng)與地壓管理

采場(chǎng)通風(fēng)：新鮮風(fēng)流從人員材料通風(fēng)井進(jìn)入，經(jīng)局扇壓入至工作面，污風(fēng)從溜礦井上部排到上部回風(fēng)平巷，由主平巷排出地表。

采場(chǎng)地壓管理：由于676分段14～20勘探線以上各分段已經(jīng)全部開采完畢，覆蓋巖層已經(jīng)形成而厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過20 m，所以不需要再做其他地壓管理工作。

2.3 實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)主要技術(shù)指標(biāo)

本次實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)地質(zhì)礦量22 778 t；為了方便兩邊相連采場(chǎng)脈內(nèi)回采進(jìn)路施工，保留采場(chǎng)兩邊十字口各兩排炮孔未爆破，礦量1 572 t；采場(chǎng)14～18勘探線之間8～16排炮孔，由于地壓大及暴露時(shí)間長出現(xiàn)冒頂，導(dǎo)致3 408 t礦石在本分段無法回收，只能由下分段回收。本次實(shí)驗(yàn)主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 本次實(shí)驗(yàn)主要技術(shù)指標(biāo)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析比較

本次實(shí)驗(yàn)與前期長春黃金研究院實(shí)驗(yàn)主要技術(shù)指標(biāo)比較見表2。

表2 本次實(shí)驗(yàn)與長春黃金研究院實(shí)驗(yàn)主要技術(shù)指標(biāo)

由表2可以看出，雖然本次實(shí)驗(yàn)礦塊生產(chǎn)能力為200.10 t／d，比前期長春黃金研究院指標(biāo)214.11 t／d略低（主要原因是本次實(shí)驗(yàn)期間鏟運(yùn)機(jī)故障頻繁，導(dǎo)致日出礦量下降，只要保持鏟運(yùn)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，合理布置采場(chǎng)巷道結(jié)構(gòu)，礦塊生產(chǎn)能力提高不成問題），但是本次實(shí)驗(yàn)采礦損失率與貧化率分別為23.65%和18.18%，較前期長春黃金研究院指標(biāo)28.02%和21.87%分別降低了15.60%和16.87%。經(jīng)分析主要原因有：

（1）對(duì)切割槽進(jìn)行了更加合理的布置。脈內(nèi)回采進(jìn)路是沿著礦體下盤施工，切割槽中深孔鑿巖布置時(shí)，靠近下盤只能施工傾斜排位炮孔，往往這部分炮孔爆破效果不理想，形成不了足夠的爆破空間，導(dǎo)致下盤礦體未能全部采出，礦石損失。本次實(shí)驗(yàn)充分考慮了切割槽的重要性，在切割槽中深孔鑿巖布置時(shí)，靠近下盤炮孔也一律施工上向垂直扇形中深孔，如無法布置上向垂直扇形中深孔，則增加切割平巷往礦體下盤延伸工程，直到能施工為止。經(jīng)這樣布置后，切割槽爆破時(shí)雖然崩落部分圍巖，但是爆破效果理想，形成合理爆破空間，正常排位炮孔崩落礦石量多，有效控制了礦石損失與貧化。

（2）上向垂直扇形中深孔孔底距更加合理化。回采過程中礦石損失貧化率高，往往都是由于下盤礦體爆破不理想無法回收造成的，所以本次實(shí)驗(yàn)減小了下盤2～3個(gè)扇形中深孔孔底距，由原來的1.8～2.2 m，調(diào)整到1.2～1.6 m，調(diào)整后爆破效果理想。

（3）無底柱分段崩落采礦法在那林金礦應(yīng)用與實(shí)踐已經(jīng)有一段時(shí)間，在這段時(shí)間里，對(duì)該采礦方法使用更加成熟，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)布置更加合理，井下工人操作更加熟練，也是采礦損失貧化率降低的重要原因。

4 實(shí)驗(yàn)中存在的問題和結(jié)論

（1）那林金礦礦區(qū)礦巖穩(wěn)固性較差，脈外巷道、脈內(nèi)巷道均需進(jìn)行支護(hù)。特別是脈內(nèi)回采進(jìn)路需要采用噴錨金屬網(wǎng)支護(hù)，支護(hù)量大、難度大、質(zhì)量要求高，一旦支護(hù)速度跟不上或支護(hù)完成后暴露時(shí)間長，巷道極易出現(xiàn)冒頂、塌方，給巷道掘進(jìn)、礦石回采帶來困難及存在安全隱患。最終導(dǎo)致支護(hù)成本較高。

（2）礦體上、下盤頂板圍巖均為中～弱硅化的細(xì)砂巖、粉砂巖或泥巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育。當(dāng)爆破回采礦體時(shí)，上盤頂板圍巖極易冒落，冒落圍巖混入崩落礦石中造成采礦貧化率進(jìn)一步加大，這一問題在現(xiàn)有技術(shù)條件下尚無較有用的解決方法。

（3）采用無底柱分段崩落采礦法，下盤礦體在本分段一旦無法回采，將永久損失，特別是當(dāng)下盤礦體傾斜角度小于45°時(shí)，這一現(xiàn)象更加突出。

（4）無底柱分段崩落采礦法是一種高效、安全的采礦方法。但由于其損失及貧化問題較為嚴(yán)重，是此采礦方法的主要突出問題。通過本次實(shí)驗(yàn)可以看出，只要在采礦的設(shè)計(jì)和施工中能夠準(zhǔn)確把握，實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，合理地布置采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，便可以降低其損失和貧化程度。

（5）那林金礦礦巖整體穩(wěn)固性較差，采用無底柱分段崩落采礦法回收礦石，初步取得了較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，可達(dá)到安全、高效、充分回采資源的目的。

［1］王 青，史維祥.采礦學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

［2］陳 敏，鄭偉強(qiáng).無底柱分段崩落采礦法的損失、貧化問題探討［J］.南方金屬，2007（4）：27-29.

［3］徐九華，謝玉玲，李建平，等.地質(zhì)學(xué)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

App lication of Pillarless Sublevel Caving Stoping M ethod in Inclined M edium Thick Orebody in Nalin Gold M ine

Tao Guan Zhou Bo Wu Chuizhi Lu Fangping
（Longlin Xinlong Mining Industry Co.，Ltd.）

The experimental investigation of the pillarless sublevel cavingminingmethod is introduced in detail in Nalin Gold Mine.According to the occurrence features of ore-body，the pillarless sublevel cavingminingmethod was adopted to explore the inclinedmedium thick ore-body.Good economic benefitswere obtained after application and practice for a period of time.It chose the sublevel of676m～684m within themiddle section of660m and the exploration lines between 14 and 20 as the experimental stope with industrial reserves of 22 778 t.In experiments，the mining loss and dilution rates were 23.65%and 18.18%respectively.

Gold mine，Pillarless sublevel caving stopingmethod，Medium thick ore body，Medium-length hole

2013-07-26）

陶 冠（1986—），男，助理工程師，533400廣西百色市隆林縣迎賓路江那小區(qū)。