老廠分公司緩傾斜薄礦體采礦設(shè)計(jì)

江 波 李志宏

(1.云南錫業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司研究設(shè)計(jì)院；2.云南錫業(yè)股份有限公司老廠分公司)

老廠分公司緩傾斜薄礦體采礦設(shè)計(jì)

江 波1李志宏2

(1.云南錫業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司研究設(shè)計(jì)院；2.云南錫業(yè)股份有限公司老廠分公司)

分析了老廠分公司29#礦群的開采技術(shù)條件，開展了緩傾斜薄礦體采礦方法的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了回采工藝和主要技術(shù)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明，所選擇的采礦方法具有工藝簡單、安全性高、采準(zhǔn)工程量少、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了該礦體安全、高效、經(jīng)濟(jì)開采的技術(shù)目標(biāo)。

緩傾斜薄礦體 開采條件 采礦設(shè)計(jì)

老廠分公司是云南錫業(yè)股份有限公司主要的礦山原料生產(chǎn)單位，其29#礦群位于老廠礦田東部，竹葉山礦段北部，黃泥洞斷裂以東，蒙子廟斷裂以北。礦體賦存于1 967～1 800 m中段，埋深580 m。礦石自然類型屬原生礦石，局部由于受后期氧化作用形成氧化礦。按元素組合可分為含錫硫化礦石和含錫、銅硫化礦石兩類。29#礦群保有總礦量185.5萬t，錫金屬17 600 t，錫品位0.95%；銅金屬11 400 t，銅品位0.71%，是以錫為主要產(chǎn)品的低品位礦床[1]。

29#礦群上盤圍巖主要為大理巖和灰質(zhì)白云巖，圍巖完整性一般，巖石松散松軟，常含弱的風(fēng)化裂隙水，礦體上盤中等穩(wěn)固至不穩(wěn)固；礦體下盤主要為花崗巖，除少量完整外，與礦體接觸部位大多呈風(fēng)化、半風(fēng)化狀態(tài)，下盤不穩(wěn)固。由于采場以及圍巖松散且含水豐富，出礦系統(tǒng)布置困難，導(dǎo)致鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸距離大，采場生產(chǎn)能力低；巖石穩(wěn)固性差，隨著回采空區(qū)的逐漸形成，圍巖的混入導(dǎo)致貧化以及損失率均較大，給大規(guī)模、安全、高效開采帶來了難度。因此，必須開展采礦方法設(shè)計(jì)研究，以適應(yīng)礦山安全、高效的要求。

1 開采技術(shù)條件

1.1 礦體賦存特征

29#礦群賦存于涼山突起的北西凹陷帶北坡(南高北低的花崗巖緩坡帶)與碳酸鹽巖地層接觸部位，北部與老銀廠突起的東西向巖舌相接。礦體呈層狀、似層狀、脈狀產(chǎn)出，主要產(chǎn)于花崗巖與碳酸鹽類巖石的接觸帶上，為巖漿期后熱液接觸帶銅、錫多金屬硫化物礦床。

1.2 工程地質(zhì)特征

礦體屬花崗巖與碳酸鹽巖接觸帶的硫化礦(局部為氧化礦)，礦石類型、圍巖性質(zhì)主要有大理巖、花崗巖、硫化礦、氧化礦等，可分為松散軟弱巖組和塊狀堅(jiān)硬半堅(jiān)硬巖組兩類，其物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 礦巖物理力學(xué)性能參數(shù)

本地區(qū)地層巖性較復(fù)雜，巖體結(jié)構(gòu)以整塊或厚層狀結(jié)構(gòu)為主，巖石強(qiáng)度較高，但巖溶作用較強(qiáng)，有軟弱層和蝕變帶存在，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，局部破碎帶含水，穩(wěn)定性較差，因此，礦床工程地質(zhì)條件屬于可溶鹽巖類為主的中等類型。

1.3 井巷圍巖穩(wěn)固性評(píng)價(jià)

礦體產(chǎn)于花崗巖碳酸鹽巖接觸帶，呈層狀、似層狀、脈狀產(chǎn)出，賦存于大理巖和花崗巖接觸帶。巖石類型主要有大理巖、硫化礦、花崗巖等，除花崗巖泥化蝕變帶外，基本屬于硬質(zhì)巖類，抗壓強(qiáng)度高，巖石穩(wěn)固性好。

當(dāng)?shù)V體頂?shù)装鍘r石為大理巖、白云質(zhì)大理巖時(shí)，巖石穩(wěn)固性好，除部分含泥質(zhì)巖石蝕變后有一定泥化現(xiàn)象及靠近角礫巖帶需要支護(hù)外，其余均可不支護(hù)或只作簡單支護(hù)；當(dāng)?shù)V體頂?shù)装鍨榛◢弾r時(shí)，接觸界面因巖石泥化多具碎粒狀至黏土狀結(jié)構(gòu)，且含有弱裂隙孔隙水，不易建立頂?shù)装褰Y(jié)構(gòu)，屬于穩(wěn)固性較差巖類。

1.4 礦區(qū)水文地質(zhì)

礦床處區(qū)域性紅河與南盤江支流的瀘江水系之間的地表分水嶺地帶，地勢西高東低，地表高程1 967.0～2 575.16 m，相對(duì)高差608.16 m，屬深切割的中山地形。區(qū)內(nèi)地表無河流及湖泊，大氣降雨后通過地表巖溶滲漏轉(zhuǎn)化成地下水。地下水在沿溶洞、裂隙滲透運(yùn)移過程中，如遇坑道及鉆孔揭露，即直接涌入坑內(nèi)成為礦坑水；向下滲透、遷移的地下水經(jīng)一定距離的逕流后，匯集于老廠背陰山?jīng)_暗河系統(tǒng)，向礦區(qū)南部的紅河排泄。

2 采礦方法設(shè)計(jì)

2.1 采礦方法選擇

根據(jù)29#礦群的開采技術(shù)條件，經(jīng)過綜合對(duì)比后，優(yōu)選出有底柱分段空?qǐng)龇?、房柱法兩個(gè)采礦方法。當(dāng)?shù)V體厚度大于10 m時(shí)采用有底柱分段空?qǐng)龇?，?dāng)?shù)V體厚度小于10 m時(shí)采用房柱法。分段空?qǐng)龇橹饕傻V方法，見圖1。

圖1 有底柱分段空?qǐng)龇?/p>

優(yōu)選出的采礦方案具有以下特點(diǎn)：①生產(chǎn)能力大，采用中深孔落礦，塹溝受礦，鏟運(yùn)機(jī)出礦，可保證采場生產(chǎn)能力大，且分段空?qǐng)龇▋蓚?cè)礦段可以同時(shí)回采，房柱法則按回采順序依次開采，整個(gè)礦體的采準(zhǔn)、切割、回采可以采取平行作業(yè)方式，礦群的整體生產(chǎn)能力將大大提高；②采場作業(yè)安全，29#礦群圍巖條件差，易出現(xiàn)頂板冒落，安全隱患大，無法有效保證頂?shù)装逑碌淖鳂I(yè)安全，因此，采用底部結(jié)構(gòu)或留間柱的形式，可以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的；③采用后退式回采，按步距進(jìn)行崩礦回采作業(yè)，大大減少了鏟運(yùn)機(jī)在采空區(qū)下的底部結(jié)構(gòu)中的作業(yè)時(shí)間，也降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)采空區(qū)形成后，頂部冒落的圍巖將積壓在剝落礦石之上，后退式回采能最大程度地降低礦石的貧化率和損失率。

2.2 分段空?qǐng)龇ɑ夭晒に嘯2-4]

(1)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。階段高度50 m，分段高度6～8 m；采場沿礦體走向布置，采場(礦塊)以采區(qū)劃分為4個(gè)盤區(qū)；礦房長度23～65 m，礦房間距5～8 m，底柱高度7～8 m，巷道規(guī)格3 m×3 m，溜井規(guī)格2 m×2 m，礦柱規(guī)格3 m×3 m。

采場底部結(jié)構(gòu)按礦體的產(chǎn)狀和傾向布置在2個(gè)分層中，出礦平巷長7 m，間距9 m，斗頸高1.5 m，斗頸規(guī)格2 m×2 m，漏斗高3.5 m。

(2)采準(zhǔn)切割。將分段主進(jìn)路布置在脈外，從分段平巷開始施工，在主進(jìn)路中施工聯(lián)絡(luò)道和運(yùn)輸平巷(礦房進(jìn)路)，出礦短巷交錯(cuò)式布置在運(yùn)輸平巷兩側(cè)，在運(yùn)輸平巷中施工出礦短巷。利用現(xiàn)有的1 900 m 中段形成1 900 m西主沿、2901西一支和西二支、2902西二支和西三支作為階段運(yùn)輸平巷，向上施工溜礦井聯(lián)接各分段，鏟運(yùn)機(jī)可將礦石直接卸入溜井。

(3)回采順序。礦體的回采順序由上向下按分段順序進(jìn)行回采，礦房的回采順序由上至下、由西向東按步距退采。

(4)鑿巖爆破。在分段鑿巖平巷內(nèi)進(jìn)行中深孔施工，礦厚大于10 m時(shí)采用YGZ-90型鉆機(jī)施工，中孔落礦，孔徑90 mm，邊孔角5°，排距1.8～2 m，孔底距2.8 m，孔深12 m；礦厚小于8 m時(shí)采用YT-28型氣腿鑿巖機(jī)進(jìn)行淺眼落礦，孔徑40～45 mm，炮孔最小抵抗線為1.5 m，孔底距為1.8～2.2 m，炮孔密集系數(shù)為1.2～1.5，崩礦步距1.8～3 m，進(jìn)路式回采時(shí)崩礦步距不超過5 m。崩礦時(shí)應(yīng)采取措施，避免破壞回采進(jìn)路的頂板，保護(hù)好“眉線”的穩(wěn)固。爆破采用人工裝藥方式，選用φ80 mm、φ32～35 mm的2#巖石銷銨炸藥，采用非電導(dǎo)爆管和導(dǎo)爆索相結(jié)合的起爆方式，多排炮孔分別爆破落礦。礦石合格塊度為350 mm，個(gè)別大塊在采場內(nèi)進(jìn)行二次破碎。

(5)礦石運(yùn)搬。當(dāng)?shù)V體厚度小于8 m時(shí)，利用進(jìn)路全寬一次出完；礦體厚度大于8 m時(shí)，利用底柱內(nèi)的運(yùn)輸平巷和裝礦平巷，采用 2 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)或電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦。運(yùn)距在200 m以內(nèi)可直接倒溜井，鏟運(yùn)機(jī)的出礦量為200～300 t/(d·臺(tái))，年出礦量可達(dá)7萬～10萬t，且電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)產(chǎn)生廢氣少，有利于改善作業(yè)環(huán)境，減小通風(fēng)壓力。

(6)廢石充填。①為了確保廢石不出坑，做到綠色開采，并降低生產(chǎn)成本，在1 900 m中段向下掘進(jìn),建立塊石充填系統(tǒng)，充填井容量約45 m3；②將1 900 m 中段探礦工程掘進(jìn)的廢石充填到需要的礦房內(nèi)；③1 967 m中段掘進(jìn)的廢石，運(yùn)到1 952～1 967 m 回風(fēng)充填井內(nèi)，充填到需要的礦房內(nèi)；④采場建設(shè)時(shí)優(yōu)先對(duì)最近、礦體厚度在5 m以下的礦房進(jìn)行回采，然后將廢石鏟運(yùn)至采完的礦房進(jìn)行充填。

(7)頂板管理及采空區(qū)處理。由于29#礦群礦巖節(jié)理裂隙發(fā)育，故采用噴錨支護(hù)方式對(duì)巷道支護(hù)，局部采用工字鋼支護(hù)或C25～C30混凝土澆灌。礦房進(jìn)路和運(yùn)輸平巷用錨桿對(duì)頂板支護(hù)，局部松散區(qū)域采用錨網(wǎng)支護(hù)，網(wǎng)度為1.0 m×1.0 m。

采空區(qū)充填塊石時(shí)，必須由上至下進(jìn)行，并有專人監(jiān)護(hù)，充填工作可滯后2～3個(gè)回采步距；礦房進(jìn)路出礦作業(yè)時(shí)，必須在進(jìn)路中均勻鏟裝，同時(shí)對(duì)冒落或已充填的采空區(qū)和進(jìn)路進(jìn)行封閉。

3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[5]

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

表2 采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 結(jié) 語

由于巖石穩(wěn)固性差，隨著回采空區(qū)的逐漸形成，圍巖混入，導(dǎo)致貧化率、損失率有所增大，而且由于工程揭露礦體形態(tài)局部發(fā)生變化，原有出礦系統(tǒng)由于距離過遠(yuǎn)而嚴(yán)重制約了出礦工作。因此，必須加快采場的回采力度、做好采場接替工作，確保生產(chǎn)能力持續(xù)穩(wěn)定；加強(qiáng)29#礦群生產(chǎn)系統(tǒng)采礦方法及工藝的優(yōu)化，保證生產(chǎn)安全，提高生產(chǎn)效率；加強(qiáng)對(duì)采場貧化損失的現(xiàn)場監(jiān)管力度和跟蹤管理，確保分采分運(yùn)和出礦的品質(zhì)。

[1] 王麗紅，陳日輝，葉加冕，等.老廠29#礦群通風(fēng)系統(tǒng)分析[J].礦冶，2013,22(2)：49-51.

[2] 解世俊．金屬礦床地下開采[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1992．

[3] 采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯部．采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)：礦床開采卷[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987．

[4] 中南大學(xué)，云南錫業(yè)股份有限公司.老廠分礦29-4#礦體報(bào)告[R].個(gè)舊：云南錫業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司老廠分礦，2011.

[5] 云錫公司老廠分公司.29#礦群1900～1950 m采礦設(shè)計(jì)說明[R].個(gè)舊：云南錫業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司老廠分礦，2010.

2015-05-10)

江 波(1964—)，男，副院長，高級(jí)工程師，661000 云南省個(gè)舊市個(gè)金路98號(hào)。