獲各琦銅礦崩落法頂柱回收方案及優(yōu)化

郝 順 綦曉磊 崔新玉 李玉業(yè)

(西部銅業(yè)有限公司)

獲各琦銅礦崩落法頂柱回收方案及優(yōu)化

郝 順 綦曉磊 崔新玉 李玉業(yè)

(西部銅業(yè)有限公司)

獲各琦銅礦為經(jīng)濟合理回收1 630 m中段頂柱，對該中段041、051采場頂柱進行回收試驗。結(jié)果表明，無底柱分段崩落法可經(jīng)濟安全高效的完成頂柱回收，但采用空場嗣后充填法配合沿走向布置的崩落法，比單一垂直走向布置的崩落法在中厚礦體的回收中更為合理。

頂柱回收 無底柱分段崩落法 技術(shù)經(jīng)濟指標比較

獲各琦銅礦井下中段高度60 m，1 690 m以上中段采用淺孔留礦法回采，后經(jīng)采礦方案優(yōu)化，1 690 m 以下中段采用上向水平分層膠結(jié)充填采礦法回采。經(jīng)過多年生產(chǎn)，現(xiàn)1 690 m中段采場都已回采結(jié)束，頂柱、間柱回收也接近尾聲，1 630 m中段大部分采場回采已結(jié)束，將陸續(xù)進入頂柱回收階段。為了回收1 630 m 中段頂柱礦體，根據(jù)礦體產(chǎn)狀和現(xiàn)場情況，對具備回收條件的051、041采場頂柱先后進行了崩落法回收頂柱試驗，為1 630 m中段其他采場頂柱的回收提供了有益借鑒。

1 地質(zhì)概況及開采技術(shù)條件

1.1 地質(zhì)概況

Cu1礦體位于條帶狀含炭石英巖中，上盤圍巖為二云母石英片巖，極不穩(wěn)固，下盤圍巖為透輝透閃石化石英巖，中等穩(wěn)固[1]。礦體連續(xù)性較好，呈似層狀產(chǎn)出，形態(tài)比較簡單，厚度變化12～20 m,平均18 m，局部有分支復(fù)合現(xiàn)象，厚度在走向和傾向上變化均勻穩(wěn)定。礦體品位變化不均勻，平均1.76%。礦石密度為3.00 t/m3，f=10～15，巖石密度2.60 t/m3，f=6～10；松散系數(shù)礦石1.54，巖石1.50；礦體產(chǎn)狀在4～5線較緩，傾角66°～75°，5-1～6線產(chǎn)狀相對較陡，傾角75°～86°。水文地質(zhì)條件簡單，主要為構(gòu)造裂隙水，僅在構(gòu)造帶上有滴水現(xiàn)象。

1.2 開采技術(shù)條件

回采范圍為1 630 m中段采場頂柱及1 690 m中段對應(yīng)采場的底柱。1 630 m中段041采場、051采場采完后充填接頂，充填灰砂比1∶4，其中051采場充填標高平均為1 684.49 m，041采場充填標高平均為1 682.65 m；1 690 m中段對應(yīng)采場頂柱、間柱回收已完成，采場內(nèi)存隆有部分未出盡礦石和大量上盤垮塌廢石。

2 頂柱回收方案及其優(yōu)化

2.1 首采方案

首先進行051采場頂柱回收，根據(jù)礦體產(chǎn)狀和現(xiàn)場條件，選用無底柱分段崩落法回收?；夭捎弥猩羁缀笸耸奖赖V，把1 630 m中段051采場頂柱和1 690 m 中段051采場電耙道底部結(jié)構(gòu)一起崩下。上部采場內(nèi)未出盡礦石和存隆廢石隨下部出礦下移，礦石從下部出掉，廢石留作崩落法的覆蓋層。

2.1.1 礦房參數(shù)和采切工程布置

礦房垂直礦體走向布置[2]，寬度10 m，長度為礦體寬度。先掘進采場聯(lián)巷到各礦房，之后依次掘進鑿巖巷、切割巷和切割井。鑿巖巷布置在礦房中間，為減少礦房間脊部礦體損失，鑿巖巷在充填面以下1.5～2 m處掘進。切割巷在礦體上盤沿走向布置，為充分形成自由面，在切割巷兩端和中間各布置一條切割井。見圖1。

圖1 051采場頂柱回收方案采切工程布置

2.1.2 炮孔設(shè)計

用YGZ-90鉆機鑿巖，孔徑60 mm，機芯高1.2 m，俯仰角90°。拉槽排為上向平行孔，排距1 m，孔底距0.6 m。正常排為扇形中深孔，排距1.4 m，孔底距1.8～2 m，邊孔角30°，孔口1～2 m不裝藥，炮孔最深18.3 m。

2.1.3 回 采

拉槽排以切割井為自由面后退式崩落[3]，每次爆破1～2排，正常排以切割槽為自由面后退式回采，每次爆破2～3排，排間采用毫秒電雷管微差起爆。崩落礦石由2 m3鏟運機運至051采場脈內(nèi)溜井出礦，出礦過程中地質(zhì)人員及時跟進，至截止品位后停止出礦，并準備崩落下一排。

2.2 回收效果及存在問題

該方案順利回收了051采場頂柱，生產(chǎn)效率高，安全性好，各項指標均達到了設(shè)計要求。但暴露出以下問題:①采切工程量大，切割巷沿礦體走向布置，切割巷較長；②為滿足拉槽需要布置了3條切割井，但兩邊的切割井利用率低，每個采場需單獨布置采場聯(lián)巷，采場聯(lián)巷工程量大；③貧化率、損失率略大，由于礦體傾斜，拉槽時會導(dǎo)致一部分上盤廢石混入，同時損失部分邊角礦體；④脈內(nèi)溜井在中間巷道，為方便出礦，中間鑿巖巷滯后回采，礦房間無法做到均衡出礦；⑤部分參數(shù)設(shè)置不合理，裝藥量過多，排距略小，導(dǎo)致粉礦較多。

2.3 回收方案優(yōu)化

041采場聯(lián)巷東邊頂柱回收條件與051采場頂柱相似，仍沿用無底柱分段崩落法回收,但進行了以下優(yōu)化：①礦體平均厚度15 m，選用鑿巖巷沿走向布置的方案回收；②頂柱靠上盤位置礦體用空場嗣后充填法先行回收。

2.3.1 采切優(yōu)化

在礦體靠上盤位置沿走向布置一條拉底巷，靠下盤位置沿走向布置一條鑿巖巷，崩礦以051頂柱空區(qū)為自由面，不另行拉槽。見圖2。

圖2 041采場頂柱回收方案

2.3.2 回采順序

分兩步驟回采，先用淺采嗣后充填法回采上盤邊角礦體，確保上盤礦體采盡后，用1∶4充填體充填空區(qū)。充填后1～2周，可掘進下盤鑿巖巷，用中深孔后退式回收頂柱。

2.3.3 實施要點

由于上盤圍巖穩(wěn)固性較差，為防止在回采過程中上盤圍巖垮塌，用5.5 m長錨索支護，支護規(guī)格1.5 m×1.5 m，特殊情況下可適當加密。選用合理的中深孔爆破參數(shù)，排距1.6 m，孔底距1.7～2 m，邊孔孔口留1 m不裝藥，其余孔口不裝藥長度為 2 m 和4 m，交錯布置。崩落法首采用加強排爆破，以形成較穩(wěn)定的自由面，防止懸頂[4]。出礦鏟運機采用1、2、1的出礦方式，即在回采進路內(nèi)中間出兩斗，左右兩邊各出一斗，以防止覆蓋層廢石提前混入。

3 技術(shù)經(jīng)濟比較

051頂柱回收結(jié)束后共出礦35 565 t，平均品位1.22%；041頂柱回收工作一步驟已結(jié)束，二步驟現(xiàn)完成1/3，根據(jù)當前生產(chǎn)情況，預(yù)計回收結(jié)束可出礦33 002.4 t，品位1.25%。除去一同回收的上部淺采采場內(nèi)滯留礦石后，對兩種方案進行技術(shù)經(jīng)濟指標比較，結(jié)果見表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟指標比較

由表1可知，兩種方案都實現(xiàn)了頂柱的合理回收，但041頂柱回收方案在回收率和綜合生產(chǎn)成本方面明顯優(yōu)于051方案。主要原因為：①沿走向布置的崩落法方案可以節(jié)省采場聯(lián)巷和切割井工程量，降低采切比[5]，即使在需要拉槽的情況下，該方案依然有此優(yōu)勢；②優(yōu)先用充填法回采靠上盤邊角礦體，可以避免該部分礦體損失，提高回收率，對高品位銅礦，在經(jīng)濟效益方面是合理的。

4 結(jié) 語

崩落法在該中段頂柱回收方面具有比較優(yōu)勢：①安全性好，采出循環(huán)快，能順利實現(xiàn)頂柱回收；②能回收上中段采場滯留礦石，經(jīng)濟效益顯著。

對厚-中厚礦體，空場嗣后充填法配合沿礦體走向布置的崩落法回收頂柱，比垂直礦體走向布置的崩落法方案在經(jīng)濟技術(shù)上更為合理,在相同采礦條件下具有推廣應(yīng)用的價值。

[1] 周羅中，張永林，魯洪軍，等.中等穩(wěn)固低品位厚大礦體采礦方法的優(yōu)選[J].采礦技術(shù)，2009(5):1-3.

[2] 解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1986.

[3] 于潤滄.采礦工程師手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

[4] 朱殿柱.無底柱分段崩落法采礦爆破懸頂問題的探討[J].金屬礦山，1993(4):27-33.

[5] 任瑤前.淺析無底柱分段崩落法采準設(shè)計[J].礦山工程，2009,7(5):21-23.

2014-09-24)

郝 順(1987—)，男，助理工程師，015000 內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)解放街2號。