礦巖分采提高低品位緩傾斜薄礦脈回采效率的技術(shù)探討

黃程輝，王 洪，肖高利

（香花嶺錫業(yè)有限責任公司，湖南郴州 424306）

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礦巖分采提高低品位緩傾斜薄礦脈回采效率的技術(shù)探討

黃程輝，王 洪，肖高利

（香花嶺錫業(yè)有限責任公司，湖南郴州 424306）

針對低品位緩傾斜薄礦脈開采礦石損失大、貧化率高、回采經(jīng)濟效益差的問題，提出了礦巖分采分出鏟運機出礦的技術(shù)方法，對試驗采場布置和回采工藝進行了探討。結(jié)果表明，這一新的技術(shù)方法有利于提高礦石回收率，降低貧化，提高回采效率。

低品位緩傾斜薄礦脈；分采分出；機械化；試驗采場

緩傾斜薄礦脈是我國有色金屬礦產(chǎn)資源的常見賦存形式。由于回采作業(yè)面斷面尺寸較小，無法使用機械化采礦設(shè)備，較小的礦脈傾角缺乏重力放礦條件，出礦強度低。受這些因素影響，一般較多的采用脈內(nèi)房柱留礦法，電耙出礦。這種傳統(tǒng)的采礦方法存在的主要問題是回采效率低，主要體現(xiàn)在三個方面：一是電耙出礦效率低，對于低品位礦體回采經(jīng)濟性差；二是回采過程中混入的廢石多，礦石貧化嚴重；三是在圍巖和頂板欠穩(wěn)固條件下預留礦柱多，礦石損失大?；谝陨显?，低品位緩傾斜薄礦脈開采一直以來被普遍認為是一個難題［1，2］。隨著我國有色金屬礦山資源枯竭狀況的加劇，許多礦山將以往棄采的低品位緩傾斜薄礦脈納入生產(chǎn)計劃。為此，研究探索針對該類礦脈的高效采礦方法具有了良好的現(xiàn)實意義。

1 礦體及原有開采工藝概述

香花嶺錫業(yè)有限責任公司（簡稱香錫公司）塘官鋪工區(qū)0＃和Ⅲ＃礦體平均傾角12°，厚度平均只有1.1 m，品位低，0＃礦體只有0.5%～0.7%，平均0.65%，Ⅲ＃礦體平均品位為0.8%，屬于典型的低品位緩傾斜薄礦脈難采礦體。但勘探資料顯示礦體資源量大，合計礦石量112萬t，金屬量8 200 t，且形態(tài)規(guī)整，具有較大的開采價值。

礦井于1984年建設(shè)投產(chǎn)，采用平硐＋盲斜井開拓。到目前為止，已開拓750、730、710、680、645、630、600、530等五個中段，主要生產(chǎn)中段為750、730、680、645中段。主要采礦方法為房柱留礦法電耙出礦，礦石通過底部結(jié)構(gòu)的溜井溜到放礦漏斗出礦。因留有頂?shù)字瓦B續(xù)間柱，損失了大量資源礦量，根據(jù)實際開采情況及計算，礦山核定回采率為89%。電耙出礦效率低，工人勞動強度大，開采成本高。受作業(yè)空間高度影響，不得不進行礦石和廢石統(tǒng)一回采，礦石貧化率高達42%。

2 礦巖分采分出回采技術(shù)方案

礦石和廢石分采分出的回采方案是將脈下廢石采出移送至附近空區(qū)或棄用巷道，增加礦石回采空間，從而為機械化高效出礦創(chuàng)造條件。這種方法的顯著特點是出礦效率高，礦石貧化低，還能減少廢石出窿的運輸成本和廢石場對地表的占用和環(huán)境污染。為提高資源回采率，可根據(jù)圍巖結(jié)構(gòu)和頂板應力狀況盡量采用點柱替代連續(xù)礦柱，減少礦柱數(shù)量，并在后期通過人工礦柱替代方法回采礦柱［3，4］。

2.1 采場穩(wěn)定性分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)

試驗采場設(shè)在730中段，沿走向布置，采場斜長為58.8 m。由于礦體圍巖細粒致密堅硬，不易風化，穩(wěn)固性好，因此采場的穩(wěn)定性主要取決于頂板的暴露面積和礦柱尺寸參數(shù)［5］。

2.1.1 礦房跨度

分別對20 m、25 m、30 m、35 m四種跨度條件進行最大主應力場分布分析，其分布如圖1所示。

圖1 不同礦房跨度條件下最大主應力場分布

圖1結(jié)果顯示：隨著礦房跨度的增加，采空區(qū)頂板的最大拉應力逐漸變大，當?shù)V房跨度為30 m時，采空區(qū)頂板的最大主應力達到最大；當?shù)V房跨度繼續(xù)增大到35 m時，采空區(qū)頂板的最大主應力反而減小。最大拉應力隨著礦房跨度先增加后減小，是因為當?shù)V房跨度超過臨界值后，采空區(qū)頂板發(fā)生塑性屈服，由此可以確定出礦房的臨界跨度為30 m。

分別對20 m、25 m、30 m、35 m四種跨度條件進行采空區(qū)周邊位移場分布分析，其分布如圖2所示。

圖2 不同礦房跨度條件下采空區(qū)周邊位移場分布

圖2結(jié)果顯示，在不同的礦房跨度條件下，采空區(qū)的頂板沉降最大值均發(fā)生在頂板，頂板沉降量隨著礦房跨度的增加而增大。當?shù)V房跨度為20 m時，其頂板沉降量約為2 cm，當?shù)V房跨度增至35 m時，其頂板沉降量發(fā)生突變，達到約4.5 cm。

分別對20 m、25 m、30 m、35 m四種跨度條件進行采空區(qū)周邊塑性區(qū)分析，其分布如圖3所示。

圖3結(jié)果顯示，隨著礦房跨度的增加，采空區(qū)的塑性區(qū)體積逐漸擴大；在礦房跨度為20 m、25 m、30 m時，采空區(qū)只出現(xiàn)了剪切破壞，當?shù)V房跨度增加到35 m時，采空區(qū)塑性區(qū)體積發(fā)生了突變，并且出現(xiàn)了拉伸破壞，進一步驗證了礦房的臨界跨度為30 m。

2.1.2 礦柱最小安全厚度

在已確定的30 m礦房臨界跨度這一前提下，分別對礦柱厚度為2 m、4 m、6 m和8 m這四種條件下采場的穩(wěn)定性進行模擬分析，包括最大主應力場分布（見圖4）、位移場分布（見圖5）和塑性區(qū)分布（見圖6），確定礦柱的最小安全厚度。

圖4 不同礦柱厚度條件下采空區(qū)周邊最大主應力場分布

圖5 不同礦柱厚度條件下采空區(qū)周邊位移場分布

圖6 不同礦柱厚度條件下采空區(qū)周邊塑性區(qū)分布

圖4～圖6結(jié)果顯示：礦柱厚度為2 m時，采空區(qū)的頂板出現(xiàn)大范圍的拉應力區(qū)，頂板發(fā)生了較大的位移，其最大位移發(fā)生在距離礦柱較近的區(qū)域。礦柱發(fā)生了完全的屈服，同時采空區(qū)的頂板發(fā)生了大范圍的拉伸屈服。隨著礦柱厚度的增加，采空區(qū)頂板的拉應力區(qū)范圍逐漸減小，沉降量逐漸減少，發(fā)生最大位移的區(qū)域由靠近礦柱的區(qū)域逐漸向采空區(qū)中間位置轉(zhuǎn)移，礦柱和采空區(qū)頂板的屈服區(qū)域逐漸減小，表示采空區(qū)逐步趨向于穩(wěn)定。當?shù)V柱厚度為6 m和8 m時，采空區(qū)頂板的拉應力區(qū)分布比較相似，其最大拉應力值也近乎相等，空區(qū)頂板的最大位移幾乎相當，塑性區(qū)的體積銳減。所以選擇6 m為礦柱最小安全厚度是合適的。

2.2 開采方法

選定730中段76線2014、2016采場為試驗采場，空場高度為2.5 m，采場實際跨度為90 m，采場斜長為58.8 m。在采場中預留兩排6 m×6 m點柱，間距為8 m（可根據(jù)采場實際開采情況進行相應調(diào)整）。盡管礦體厚度只有1.1 m，但先采出礦體底板圍巖后，形成1.4 m高的空區(qū)，再爆落1.1 m高的礦體，就能為小型鏟運機出礦創(chuàng)造條件。開采順序為從下至上，回采順序為從中央至兩端。先由采場中央切割通風兼行人上山，形成切割空間和貫穿風路。通過刷幫擴大回采作業(yè)空間。再從中央向兩端分采廢石和礦石，留不連續(xù)礦柱，不留頂柱，淺孔落礦，由鏟運機機械化高效出礦。試驗采場采準切割工程如圖7所示。

圖7 試驗采場采準切割工程設(shè)計

3 試驗采場效率分析

采用分采分出鏟運機出礦，回采率可達到97%，貧化率降至5%。主要技術(shù)指標列于表1。

通過試驗采場主要經(jīng)濟指標與原采礦方法對比可以看出，采用分采分出機械化出礦是一種行之有效的采礦方法，主要經(jīng)濟指標比較列于表2。

4 結(jié) 論

1.采用分采分出方法開采緩傾斜薄礦脈能有效提高回采率，降低貧化率。

2.通過先采廢石擴大了作業(yè)空間，為采用機械化出礦作業(yè)創(chuàng)造了條件。

表1 分采分出鏟運機出礦主要技術(shù)指標

表2 主要經(jīng)濟指標比較

3.采出的廢石不出窿，可降低提升運輸成本，減輕廢石對地表的占用和污染壓力。

4.我國有色金屬低品位緩傾斜薄礦脈多，迫切需要經(jīng)濟高效的開采方法。因此分采分出機械化出礦的采礦方法具有良好的示范效應和推廣前景。

［1］ 古德生，李夕兵.現(xiàn)代金屬礦床開采科學技術(shù)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

［2］ 蘆世俊.緩傾斜薄礦脈分條推進連續(xù)出礦高效采礦工藝［J］.金屬礦山，2010，（10）：221－225.

［3］ 王素銀，張旭宇.緩傾斜薄礦體采礦方法探討［J］.甘肅冶金，2007，29（1）：98－101.

［4］ 王來軍，薛田喜，陳濤.緩傾斜薄礦體采礦方法的研究［J］.黃金科學技術(shù)，2003，11（3）：101－105.

［5］ 王貽明，姚高輝，夏紅春，等.緩傾斜破碎薄礦體采礦方法選擇與采場參數(shù)優(yōu)化［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010，（5）：46－49.

［6］ 樊明玉.采場頂板穩(wěn)定性與采場頂板監(jiān)測技術(shù)研究［J］.有色金屬（礦山部分），2007，39（1）：101－105.

Discussion on Im proving M ining Efficiency Technology of Low Grade Gently Inclined Thin Vein by Separate Ore and W aste Rock

HUANG Cheng-hui，WANG Hong，XIAO Gao-li
（Xianghualing Tin Industry Co.，Ltd.，Chenzhou 424306，China）

According to the low grade of gently inclined thin vein mining ore loss，high dilution in mining，poor economic problems put forward themining technique which respectively，mining ore and rock，the test stope layout and mining technology are discussed.The results show that，this new method can improve the recovery rate of ore，reduce the dilution and enhance the recovery efficiency.

inclined thin ore vein corrosion of low grade；separate ore and waste rock tomining；mechanization；test stope

TD529

：A

：1003－5540（2014）04－0001－04

2014－06－08

黃程輝（1966－），男，高級工程師，主要從事采礦技術(shù)管理工作。