組合式崩落法在銅坑礦92#礦體中的應(yīng)用研究

石富文 李 明 羅先偉 汪 明

(1．廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦，廣西 河池 547207；2．68612部隊(duì)，寧夏 銀川 750001)

組合式崩落法在銅坑礦92#礦體中的應(yīng)用研究

石富文1李 明1羅先偉1汪 明2

(1．廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦，廣西 河池 547207；2．68612部隊(duì)，寧夏 銀川 750001)

92#礦體與91#礦體重疊區(qū)域范圍大，在91#礦體回采過(guò)程中，重疊區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了較多采空區(qū)，并且采空區(qū)大多冒落而形成了松散的垮落體環(huán)境，導(dǎo)致目前92#礦體開采技術(shù)條件異常復(fù)雜，部分采場(chǎng)面臨上中段僅單進(jìn)路，三面為采空區(qū)，中部中段為雙進(jìn)路，下中段為完整進(jìn)路的特殊開采條件，很難實(shí)現(xiàn)單一空?qǐng)龇ɑ虮缆浞ㄟM(jìn)行回采，并且存在回收率低，容易受地壓應(yīng)力、火燒灰等諸多危險(xiǎn)危害因素影響。本研究以92#礦體T106單元作為試驗(yàn)采場(chǎng)，根據(jù)礦山常用的崩落法與空?qǐng)龇ǖ拈_采經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合各中段現(xiàn)有開拓工程，運(yùn)用組合式崩落法提前切斷頂部地壓應(yīng)力，最終實(shí)現(xiàn)了T106單元的安全高效回采，有效避免了底部礦石回采過(guò)程中的地壓安全問題，為開采銅坑礦92#礦體類似技術(shù)條件的采場(chǎng)提供了一種安全可靠的技術(shù)參考。

組合式崩落法 空?qǐng)龇?地壓應(yīng)力 補(bǔ)償空間 底部塹溝出礦

銅坑礦是廣西華錫集團(tuán)股份有限公司骨干礦山之一，是我國(guó)重要的大型有色金屬生產(chǎn)示范基地。經(jīng)過(guò)30余年的開采，銅坑礦細(xì)脈帶礦體、91#礦體的開采基本結(jié)束，現(xiàn)主要開采對(duì)象為92#礦體。92#礦體厚度大，平均水平厚度達(dá)22 m，最大厚度為180 m，與上部?jī)纱蟮V體相比，礦巖較破碎，穩(wěn)定性差。目前，92#礦體主要采礦方法為崩落法回采，生產(chǎn)能力為220萬(wàn)t/a，受上部?jī)纱蟮V體火燒灰影響，出礦損失率和出礦貧化率均達(dá)到30%以上，資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重。

92#礦體開采已有10余a，由于前期大規(guī)模富采，留下了較多不規(guī)整的采場(chǎng)，且富采留下的空區(qū)治理不徹底，導(dǎo)致區(qū)域性采場(chǎng)受地壓作用影響大[1]。在92#礦體回采過(guò)程中，特別是91#礦體與92#礦體重疊的區(qū)域，部分采場(chǎng)面臨上中段僅單進(jìn)路，三面為采空區(qū)，中部中段為雙進(jìn)路，下中段為完整進(jìn)路的特殊開采條件，很難實(shí)現(xiàn)單一空?qǐng)龇ɑ虮缆浞ㄟM(jìn)行回采。通過(guò)與科研院所進(jìn)行技術(shù)交流，以355 m水平至434 m水平T106單元作為試驗(yàn)采場(chǎng)，采用組合式崩落法回采，即上部復(fù)雜條件下采用崩落法進(jìn)行回采，下部利用中間掏槽形成的補(bǔ)償空間對(duì)頂板及礦柱一次性大爆破進(jìn)行回采，試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，為開采銅坑礦92#礦體類似技術(shù)條件的采場(chǎng)提供參考。

1 回采技術(shù)條件分析

T106單元按東西向布置，礦房長(zhǎng)72 m，寬63 m，垂直標(biāo)高位于355～437 m。該單元430 m水平以上91#礦體頂板已垮落充滿采空區(qū)；東面為T206采空區(qū)，405 m水平至435 m水平已回采結(jié)束，空區(qū)內(nèi)進(jìn)行小部分塊石充填，頂板地壓活動(dòng)比較活躍。西南面386 m水平以上為92#礦柱群的R41、R42和R43采場(chǎng)，屬于2003年11.24垮落區(qū)底部，383 m水平以上已經(jīng)回采結(jié)束，采場(chǎng)頂板已垮落。北面為T105采空區(qū)，355 m水平以上已回采完成，空區(qū)已垮通地表，細(xì)脈帶礦體回采后形成的火燒灰沖至381 m水平。南面383 m水平以上為92#礦柱群I采區(qū)試驗(yàn)采場(chǎng)，已部分回采。受周圍采空區(qū)影響，T106單元在回采過(guò)程中，地表T105單元頂部塌陷坑范圍將逐漸擴(kuò)大，有可能與T204單元塌陷坑貫通。同時(shí)充填體、垮落體、火燒灰很快會(huì)進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)，影響采、出礦。

根據(jù)礦山歷史地壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化規(guī)律分析，在T106單元回采過(guò)程中，地壓活動(dòng)將由東面T206采空區(qū)轉(zhuǎn)移至本單元區(qū)域，使本單元回采巷道慢慢變形破壞；同時(shí)周邊垮落區(qū)火燒灰隨回采出礦沖入，提前貧化礦石，導(dǎo)致出礦貧化損失增大，影響礦石回收及安全出礦工作。鑒于此，經(jīng)礦山與科研院所討論分析后，一致推薦采用崩落法與空?qǐng)龇ńM合回采工藝進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)。

2 采場(chǎng)回采方案

2.1 組合式崩落工藝主要技術(shù)特點(diǎn)

組合式崩落法即崩落法與空?qǐng)龇ńM合，采場(chǎng)上部主要采用崩落法回采，整合采場(chǎng)，切斷頂部地壓應(yīng)力。下部采用空?qǐng)龇ɑ夭?，中間掏槽，提供補(bǔ)償空間，最后一次性崩落頂板及礦柱，集中底部大規(guī)模出礦，實(shí)現(xiàn)了92#礦體采場(chǎng)安全高效回采，提高礦石回收率，減小礦石損失貧化率[2-3]。

上部采用崩落法切斷地壓應(yīng)力作用后，下部采場(chǎng)可在一個(gè)低壓應(yīng)力作用下進(jìn)行回采作業(yè)，安全可靠性提高。下部采場(chǎng)采用空?qǐng)龇ɑ夭?，中段分層高度設(shè)置高，達(dá)到30 m以上，減少重新施工一個(gè)中段的開拓工程，提高采出礦效率，降低采礦成本[4-5]。

2.2 設(shè)計(jì)方案

92#礦體T106單元在回采范圍內(nèi)，根據(jù)礦體變化情況及采場(chǎng)周圍地質(zhì)條件，將整個(gè)采場(chǎng)按中段及采礦方法劃分為1#、2#、3#和4#采區(qū)，并按順序中段從上往下依次進(jìn)行回采。405 m水平以上為1#采區(qū)，采用崩落法由北往南快速進(jìn)行回采，礦石出至滿足擠壓爆破補(bǔ)償空間后，即進(jìn)行下一步距的回采爆破工作，達(dá)到快速切斷地壓應(yīng)用的作用，同時(shí)減緩火燒灰沖入貧化礦石的時(shí)間。405～355 m水平以下采用崩落法回采本單元東邊3#采區(qū)和南邊4#采區(qū)薄礦體；采用空?qǐng)龇ɑ夭?#采區(qū)厚大礦體，在355 m水平底部布置塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)底部均勻大規(guī)模高效出礦。T106單元開采設(shè)計(jì)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：采準(zhǔn)礦量621 933 t；萬(wàn)噸采切比229.2 m3/萬(wàn)t；采礦損失率6.3%；采礦貧化率12.5%。

(1)工程布置。T106單元采準(zhǔn)工程布置及分區(qū)回采布置如圖1～圖3所示。

圖1 T106單元405 m水平以上采區(qū)布置及采準(zhǔn)工程布置

圖2 T106單元405 m水平以下采區(qū)布置及采準(zhǔn)工程布置

405 m水平1#采區(qū)布置7條φ90 mm孔鑿巖道，1條φ90 mm孔塹溝鑿巖道和2條出礦川。396 m水平2#采區(qū)布置1條φ110 mm孔的1#切頂鑿巖硐室和2條φ100 mm孔的1#、2#放頂鑿巖道，以及布置1條φ110 mm孔的1#切割槽。3#采區(qū)布置3條φ65 mm孔鑿巖道，4#采區(qū)布置3條φ65 mm鑿巖道。386m水平2#采區(qū)布置φ110 mm孔的1#鑿巖硐室、2#切割槽。3#、4#采區(qū)布置5條φ65 mm孔鑿巖道和2條φ90 mm孔鑿巖道，以及1條1#出礦聯(lián)道。355 m水平布置1#塹溝受礦道和9條φ90 mm孔出礦川，以及φ90 mm孔的1#、2#出礦聯(lián)道，還有1條φ90 mm孔切割槽。

圖3 T106單元底部出礦結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)工程布置

(2)回采方案。92#礦體T106單元采準(zhǔn)工程及炮孔布置如圖4所示。依次按順序1#-2#-3#-4#采區(qū)進(jìn)行爆破回采，405 m水平以上礦體由于礦塊周圍三面為采空區(qū)，屬于獨(dú)頭進(jìn)路，同時(shí)受T206采空區(qū)地壓影響大，因此，首先對(duì)1#采區(qū)進(jìn)行回采，切斷T106單元頂部壓應(yīng)力，為下部安全回采創(chuàng)造條件。由于1#采區(qū)只有獨(dú)頭進(jìn)路，為確保安全、完成回采工作，為此，在回采爆破過(guò)程中，加強(qiáng)地壓監(jiān)測(cè)工作，采用強(qiáng)采強(qiáng)出的方式，在一個(gè)地壓活動(dòng)周期內(nèi)回采結(jié)束1#采區(qū)。

圖4 T106單元采準(zhǔn)工程及炮孔布置

2#采區(qū)礦體連續(xù)性好，礦體厚度達(dá)到51 m，礦石品位高：平均錫品位0.97%，鋅品位3.17%。為提高品位礦石回收率，降低貧化損失，2#采區(qū)首先采用空?qǐng)龇◤?96～355 m水平進(jìn)行中間掏槽，然后在396 m水平進(jìn)行放頂爆破，崩落頂板，垮通405 m水平殘礦，頂板與405 m水平殘礦形成覆蓋層。355 m水平進(jìn)行拉底做底部出礦結(jié)構(gòu)，礦石集中在355 m水平塹溝內(nèi)，利用出礦聯(lián)道與出礦川對(duì)塹溝內(nèi)的礦石進(jìn)行均勻出礦，使礦石層平穩(wěn)下降，減少頂部廢石混入。355 m水平在回采后期采用后退式崩落法回采出礦川與出礦聯(lián)道。

3#、4#采區(qū)在2#采區(qū)回采結(jié)束后，以采空區(qū)為自由面，采用后退式崩落法進(jìn)行回采。

3 組合式崩落法應(yīng)用效果分析及注意事項(xiàng)

3.1 組合式崩落法應(yīng)用效果分析

92#礦體T106單元成功回采，未發(fā)生安全事故，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的效果。

(1)1#采區(qū)采用崩落法順利回采，成功切斷頂部及周圍地壓應(yīng)力。

(2)2#采區(qū)在中間掏槽爆破過(guò)程中，周圍及頂板礦柱均未受到地壓影響，成功實(shí)現(xiàn)掏槽及放頂爆破。

(3)92#礦體T106單元2#采區(qū)放頂爆破總裝藥量22.5 t，崩礦量為9萬(wàn)t，每米崩礦量21.6 t，炸藥單耗0.25 kg/t。集中底部出礦生產(chǎn)能力達(dá)到1 500 t/d。單元綜合回收率84.2%，平均出礦貧化率19.5%，損失率9.5%。

3.2 注意事項(xiàng)

(1)T106單元在回采過(guò)程中，受回采爆破震動(dòng)影響，底部出礦結(jié)構(gòu)的出礦聯(lián)道及出礦川受到一定的破壞，西邊運(yùn)輸?shù)理敯逶诖蟊坪罂迓?0 m×4.5 m×1 m的滑板[6]。因此，在底部出礦結(jié)構(gòu)掘進(jìn)結(jié)束后，提前對(duì)周圍頂板及重要礦柱進(jìn)行預(yù)支護(hù)，確保開采過(guò)程中底部巷道的穩(wěn)固。

(2)加強(qiáng)底部出礦管理工作，確保每條出礦川均勻出礦，并留有墊層，保護(hù)底部出礦結(jié)構(gòu)楔形礦柱在崩落頂板時(shí)不受破壞。

(3)加強(qiáng)爆破作業(yè)管理，控制下向φ110 mm孔裝藥量，采用間隔裝藥，減小同段起爆藥量。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)92#礦體T106單元的開采，表明組合式崩落法適合于銅坑礦92#礦體的開采，實(shí)現(xiàn)了開采過(guò)程中切斷頂部地壓應(yīng)力與整體單元安全高效回采的目標(biāo)，有效避免底部礦石回采過(guò)程的地壓安全問題，為92#礦體類似開采技術(shù)條件采場(chǎng)提供一種可靠的技術(shù)參考。

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(責(zé)任編輯 石海林)

Application of Combined Caving Method in 92#Orebody of Tongkeng Mine

Shi Fuwen1Li Ming1Luo Xianwei1Wang Ming2

(1.TongkengMine,ChinaTinGroupCo.Ltd.,Hechi547207,China; 2.68612Troops,Yinchuan750001,China)

There are a wide range of overlapping areas between 92#and 91#orebodies.During mining activities of 91#orebody,many goafs were formed in the overlapping area with 92#orebody,which develops a loose collapsed circumstance and causes mining technical condition of 92#orebody be exceptionally complicated due to huge goafs and numerous caving.Some stopes are faced with problems like only one access to stope in upper ore medium levels with goafs on the three sides,two accesses in central levels and whole accesses in nether level,so it is difficult to realize mining with a single open stoping method or caving method,and it may accompany with low recovery ratio and be susceptible to geostress and upper ash.Taking T106 stope of 92#orebody as a test case and with full use of the previous engineering,T106 stope is extracted efficiently and safely by cutting off top geostress with combined caving method based on mining experiences of caving and open stoping method,which ensures mining safety below.It provides a technical reference for other stopes with similar mining conditions as 92#orebody.

Combined caving method,Open stoping,Geostress,Compensating space,Trench-shaped sill pillar

2014-05-04

石富文(1986—)，男，助理工程師。

TD853.36

A

1001-1250(2014)-08-033-04