老鴉嶺空區(qū)下部礦體采礦方法的探討

張良貴 ZHANG Liang-gui

（冬瓜山銅礦技術部，銅陵 244031）

（Technology Department of Dongguashan Copper Mine，Tongling 244031，China）

老鴉嶺空區(qū)下部礦體采礦方法的探討

張良貴 ZHANG Liang-gui

（冬瓜山銅礦技術部，銅陵 244031）

（Technology Department of Dongguashan Copper Mine，Tongling 244031，China）

本文從空區(qū)的規(guī)模和穩(wěn)定性、礦床的地質條件和回采強度、空區(qū)對生產的危害性等方面闡述了崩落法在特定條件下，可以不進行人工放頂，以形成空場出礦條件，獲得良好的經濟效益。

空區(qū)；廢石墊層；礦柱；回采時間

1 老鴉嶺礦床簡介和地質概述

老鴉嶺礦床是冬瓜山銅礦獅子山礦區(qū)的一個組成部分，與西獅子山礦床毗鄰。主要礦體賦存于青龍群和大隆組中，共有大小礦體144個，其中主要礦體3個，次要礦體4個；走向延伸最長為1117m，一般為400m，埋深最淺距地表100m，賦存標高+4m～-200m，個別礦體最深為-452m。其它礦體賦存標高-61m～-545m。有用礦物主要為銅。礦石類型一般為矽卡巖型。礦石較堅硬，f=12～15，圍巖f=1～16，均屬致密堅固，但從目前坑下揭露的情況看，由于成礦前后斷層多，褶皺起伏頻繁，巖墻穿插，造成斷層及巖墻附近礦巖較破碎，地壓大，采場不宜大面積暴露，另外局部圍巖層理發(fā)育，也給頂板管理帶來一定的難度。

2 開采現(xiàn)狀

2.1 采礦現(xiàn)狀 老鴉嶺礦床自1980年正式投產以來，-160m中段以上礦體品位較低（一般0.8%左右），采用崩落法；下部礦體品位較高（1.7%），采用充填法開采。-220m中段作為充填法的首采中段，設計成南東翼和北西翼兩步驟回采充填方案，到96年底為止，充填總量達11.5萬m3。充填空區(qū)主要分布在-150m～-140m（6#～10#川1.4萬m3全尾砂）和-220m中段南東翼(4#～12#川8.7萬m3砼、尾砂、尾膠均有)，-220m中段北西翼(6#～8#川1.4萬m3，全尾砂)。這個方案在實施過程中由于種種原因的影響，結果-220m中段南東翼全部按要求充填完畢，北西翼除6#～8#采場外，采空區(qū)均未充填。見圖1。

老鴉嶺上部空區(qū)于1986年7月2日冒通地表，陷落漏斗縱向長160m，橫向90m，主要位于4#～10#川之間?？諈^(qū)頂板距地表平均厚為110m，表土厚約為5m。陷落區(qū)山地坡度26度，山地面積5800m2，移動帶3300m2，其平面面積6000m2，順山坡匯水面積23200m2。到目前為止，整個陷落區(qū)趨于穩(wěn)定，在下部中部生產過程中未發(fā)現(xiàn)表土和地表雜物，證明采宛若區(qū)冒落體均是圍巖。從地表看，陷落區(qū)內無積水，證明冒落體透水性較好。

2.2 空區(qū)的形成和分布 老鴉嶺礦床自投產至96年底，一共采出礦石量230萬噸，其中崩落法采礦178萬噸，充填法采礦52萬噸。-160m中段以上(用崩落法回采的)礦體已全部回采結束，-220m中段的充填法采場已近尾聲，-250m中段開始采礦，-280m中段已在開拓。老鴉嶺空區(qū)現(xiàn)有42萬m3，詳情見表1。在42萬m3的空區(qū)中，能夠形成一定規(guī)模的空區(qū)22.6萬m3。另外，-100m無礦帶以上，F(xiàn)G6斷層以南部分由于空區(qū)較集中（約20萬m2）距地表較近（約110m）現(xiàn)已冒通地表。這部分空區(qū)基本上被圍巖充實。F6以北空區(qū)都是體積較小的盲空區(qū)。

表1 各中段空區(qū)分布表

2.3 目前各中段保有的地質儲量（見表2）

表2 目前各中段保有的地質儲量（萬噸）

3 深部礦體采礦方法選擇

3.1 充填采礦法 充真采礦法最突出的優(yōu)點是：礦石貧化損失小，能有效地防止發(fā)生大規(guī)模的巖層移動，從而保證生產作業(yè)的安全。但從老鴉嶺礦床的實際情況來看，它具有以下弊端：

3.1.1 生產能力受到制約 充填采場生產周期長，采場能力小，不能滿足計劃要求，加上充填采場滲出的大量泥砂造成運輸巷道水溝淤積，以致運輸?shù)婪e水成患，嚴懲地影響運輸?shù)男屎妥鳂I(yè)環(huán)境，又制約了生產能力。

3.1.2 加大了生產成本 充填生產工藝復雜、管理難度大、工序多、工效低、成本高。充填采場砼封閉量大，質量要求高，施工難度大。充填采礦下部需做人工底柱，否則下部礦體回采需留較厚的頂柱。還有尾砂脫泥不徹底，采場脫水困難，造成充填采場腔內壓力非常大，給生產帶來不安全因素。如果將-220m中段和-190mD-1礦體的采空區(qū)全部充完，那么增加成本266萬元，加上-250m中段還要形成18萬m3空區(qū)，則仍會增加300萬元生產直接成本（注：膠結成本是24.8元/立方米，尾砂充成本8.5元/立方米，為93年直接成本?，F(xiàn)有空區(qū)按膠結和尾充各50%計算）。

3.2 崩落法工藝回采的好處 老鴉嶺-120m中段以下所使用的崩落法采礦，基本上是在空場情況下出礦的，這種獨特的采礦方法極大地提高了生產能力和資源利用率，同時也大大降低了礦石的貧化損失和生產成本，給冬瓜山銅礦生產創(chuàng)造了一定的經濟效益。與充填法相比這種方法在經濟上有著無可爭議的優(yōu)勢，但在安全方面仍需進行必要的論證。

3.2.1 礦床開采的技術條件 老鴉嶺礦床礦體圍巖均致密堅硬，除局部巖墻和破碎帶穩(wěn)固性較差外，大部分較穩(wěn)固，所以空場條件下出礦是有保證的，多年來的事實也證明了這一點（-400m曾有9000平方米的暴露面積，也未有突發(fā)性大面積冒落）。

3.2.2 從老鴉嶺空區(qū)分布情況看 老鴉嶺-100米以上空區(qū)已冒通地表，以圍巖充入后，所剩空區(qū)只有13萬立方米，-100米上下近20米厚的無礦帶到目前為止仍較完整。另外，-160米中段底部已充填1.4萬立方米，厚約5m并留有6米的論著柱，已將-160米中段與-190米中段空區(qū)隔開。-220米中段開采已近尾聲，南東翼已全部被充填?，F(xiàn)有空區(qū)約14萬立方米頒在北西部分。老鴉嶺整個空區(qū)走向長度均在300米以上。其間留有6#和8#兩個礦柱。6#～8#采場（-210m～-166m）現(xiàn)已充填與6#、8#柱形成組合礦柱（見圖2）。將空區(qū)從縱向上隔成兩段，提高了北西空區(qū)的穩(wěn)定性。到目前為止，未發(fā)現(xiàn)大面積冒落，所以這些空區(qū)對-200m中段和-190m中段回采目前還不會造成危險。

3.2.3 從目前回采順序和時間看 -190m中段截止96年底剩余礦量8.5萬噸，最遲可于98年底結束，目前-220m中段空區(qū)均較穩(wěn)定，所以對190m中段回采暫不會造成影響。-220m中段地質儲量有56萬噸，但在本中段可采礦量只有7萬噸左右，采礦可以于99年底結束，這樣從時間上看，現(xiàn)有空區(qū)不充填對-190m-220m兩中段回采影響不大。-250m中段地質儲量有60萬噸，加上-220m中段在本中段回采的有36萬噸，共計86萬噸，這些礦體分布在F6以北（23萬噸）南東翼（44萬噸）和北西翼（19萬噸）。F6以北上部是盲區(qū)，南東翼上部是充填體，對采礦均無影響，主要是北西翼（上面是-220m中段2#～8#采空區(qū)7萬立方米）采礦時有點影響。因此我們計劃將6#、8#柱延伸至-250m中段，另外，將-250m中段6#～8#NW采場用膠結充填，以保證整個礦柱的完整柱，趣到支撐空區(qū)的作用。如果按年產16萬噸礦石量計算，-250m中段回采只需7年即可完成，按目前上部空區(qū)的情況分析-250m中段回采是安全的。

3.2.4 從對-280m中段開采影響看 從-250m現(xiàn)有的探礦資料表明，-250m以下礦體變得十分平緩，且向兩翼伸長，這樣-250m空區(qū)的正下方基本是無礦帶，只要在-250m水平礦體兩翼各留一個礦柱（因礦體較薄且平繪，其所占礦量非常小），就可以將-250m以上空區(qū)與-280m中段完全隔開，也就不會影響-280m中段及其以下中段的回采。

3.2.5 從現(xiàn)有空區(qū)內部情況看 老鴉嶺空區(qū)的穩(wěn)定性雖差，但也有其有利一面，一般來說坑內采礦后形成了采空區(qū)，空區(qū)擴大到一定程度時便會引起頂板圍巖冒落，這種冒落一般都是零星的逐步發(fā)生的。只有在空區(qū)內有大的裂隙、滑面存在時，才有可能產生大的冒落。就是等到大面積冒落的時候，空區(qū)詢問已冒落有一定厚度的圍巖墊層（一般均有15米厚），這樣墊層也可以消除高壓氣流的危害。另外從《獅子山銅礦礦空區(qū)監(jiān)按及安全開采的研究》結論中可知，空區(qū)空隙率在0.45～0.5區(qū)間變化時，腔垂直深小于140米的情況下，腔內氣流不能形成激波，只有高空氣浪。而老鴉嶺空區(qū)-160m中段以上已基本上被冒落圍巖充滿，所以空區(qū)最大高度是-160m～-250m計90米距離，其值仍小于140米。因此，即使軍分區(qū)會大面積冒落也不會形成激波。

3.2.6 空區(qū)監(jiān)控 為了確保下部生產的安全，可以在-100m無礦帶和160m中段的隔離帶附近布置空區(qū)監(jiān)控點，以便及時準確地提供空區(qū)的變化情況。

3.2.7 空區(qū)處理 老鴉嶺-250m中段閉坑后，可將一切與下部中段有聯(lián)系的通道全部封閉，然后任其自然冒落，地表陷落區(qū)可能有所擴大，但與充填法相比，其經濟效益是非常明顯的。

4 結論

老鴉嶺空區(qū)穩(wěn)定性雖差，不能長期存在，但有其自身的有利因素，空區(qū)總量雖大，但形成規(guī)模的不大，其間被多個礦柱或無礦帶分割而化整為零，采場內頂板冒落法繼續(xù)開采是可行，經濟效益也是較顯著的。

[1]祝方才，潘長良，等.冬瓜山礦床巖爆發(fā)生機制分析[J].金屬礦山，2002(2)：20-21.

[2]解世俊.金屬礦床地下開采[M].冶金工業(yè)出版社，1984年ISBN：7502404112.

[3]周傳波，郭廖武，嬈穎康，等.采礦巷道圍巖變形機制數(shù)值模擬研究[J].巖石力學，2009，30（3）：654-658.

[4]張志強，張寶樹等.巖爆發(fā)生條件的基本分析[J].鐵道學報，2005(5)：82-84.

[5]編委會.新編《礦山采礦設計手冊》井巷工程卷[M].中國礦業(yè)大學出版社，2007.

On Mining Method of Lower Orebody in Laoyaling Mined-out Area

This article considers the mineral deposits geological conditions and mining intensity,the dangers derived from mined-out area for production,the size and stability of mined-out area etc aspects,expounds caving mining method under certain conditions,which does not need artificial caving and can form an empty field for mine shoveling,thus obtain a good economic benefit.

mined-out area；waste rock cushion；rock pillar；stoping time

張良貴（1963-），男，安徽銅陵人，采礦中級職稱，研究方向為地下開采。

TD852

A

1006-4311（2014）13-0022-02