淺孔留礦法在急傾斜薄至極薄礦脈開(kāi)采中的應(yīng)用

宋 甫 周益龍 江飛飛

(1.廣西桂華成有限責(zé)任公司;2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司;3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心)

珊瑚礦為中國(guó)有色集團(tuán)(廣西)平桂飛碟股份有限公司下屬的鎢錫礦山，礦床分布于長(zhǎng)營(yíng)嶺東坡，礦化面積約2 km2，礦帶延長(zhǎng)2 500 m(北至18#線，南至31#線)，寬600～1 000 m，延深達(dá)900 m以上，全區(qū)共有鎢錫石英脈700多條，其中具有工業(yè)價(jià)值的礦脈81條。礦脈為急傾斜薄至極薄礦脈，脈幅一般為0.1 ～2.0 m，最大為6.14 m，工業(yè)礦脈平均脈幅為0.42 m，傾角為65°～89°。礦脈沿走向長(zhǎng)為50～1 000 m。目前，礦山采礦方法以有底柱淺孔留礦法為主，該方法具有回采工藝簡(jiǎn)單、采礦成本低、工人對(duì)工藝過(guò)程熟悉和管理方便等優(yōu)點(diǎn)［1-2］，但在礦山開(kāi)采過(guò)程中也面臨著諸如采場(chǎng)不穩(wěn)定、頂板滑落、礦石貧化損失大等突出的安全、技術(shù)問(wèn)題［3］。為此，在對(duì)當(dāng)前留礦法所存在的問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了技術(shù)上可行和經(jīng)濟(jì)上較優(yōu)的采礦方法。

1 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

1.1 現(xiàn)行留礦法開(kāi)采現(xiàn)狀

目前，礦山采用有底柱淺孔留礦法，見(jiàn)圖1。沿礦體走向相鄰穿脈巷間劃分為1個(gè)礦塊，相鄰礦塊間留設(shè)5 m左右的間柱;每個(gè)礦塊內(nèi)布置2個(gè)采場(chǎng)，各采場(chǎng)長(zhǎng)約50 m，采場(chǎng)高度為中段高度40 m，采場(chǎng)寬度依據(jù)礦體厚度而定，當(dāng)?shù)V體厚度大于1.2 m時(shí)，采幅寬度為礦體水平厚度，當(dāng)?shù)V體厚度小于1.2 m時(shí)，采幅寬度為1.2 m。礦塊內(nèi)采場(chǎng)間留設(shè)約3 m間柱，采場(chǎng)底部(漏斗間)留有高3 m的底柱，采場(chǎng)頂部留有1個(gè)高3 m的頂柱，未采穿上中段沿脈。

圖1 現(xiàn)行淺孔留礦法方案

回采工藝主要包括鑿巖爆破、局部放礦、平場(chǎng)、處理松石和破碎大塊，在采用順路天井的采場(chǎng)中，還包括架設(shè)順路天井，上采結(jié)束后再進(jìn)行大放礦。其中，鑿巖采用YSP-45型或YT-24型鑿巖機(jī)鉆鑿上向炮孔，孔深 1.5～2.0 m。每次崩下的礦石，放出35% ～40%，使回采作業(yè)空間保持2 m的高度，采用人工平場(chǎng)和處理松石。

1.2 存在問(wèn)題

(1)礦塊回采率低。塊礦間、采場(chǎng)間均留設(shè)一定數(shù)量的間柱和頂?shù)字约安蓤?chǎng)底部漏斗間留下的底柱，回采十分困難。

(2)存在一定的安全隱患?；夭蛇^(guò)程中，上盤(pán)頂板易出現(xiàn)大塊滑落，使得采場(chǎng)貧化率增大，對(duì)作業(yè)工人造成較大的安全威脅。

(3)實(shí)際采幅易超寬、造成礦石的貧化和損失。作業(yè)工人為追求上采的速度，采用“打深孔，多裝藥”的方式破壞上盤(pán)頂板的整體性，形成局部地段采幅超寬、分層回采超高，加大回采采場(chǎng)的貧化率;另外，大量放礦過(guò)程中，上盤(pán)頂板不穩(wěn)固，失去了存窿礦石的支撐致使上盤(pán)頂板塌落，造成大量廢石混入，增大采場(chǎng)貧化率并導(dǎo)致頂板塌落的大塊卡于采場(chǎng)，局部地段礦石放不出，人員無(wú)法進(jìn)入采場(chǎng)處理，造成礦石損失。

2 留礦法優(yōu)化方案

2.1 優(yōu)化方案

針對(duì)礦山留礦法的開(kāi)采現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，提出了不留頂?shù)字筒蓤?chǎng)間柱的留礦法優(yōu)化方案，如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的留礦法方案

優(yōu)化后的淺孔留礦法仍然將100 m塊礦劃分為2個(gè)采場(chǎng)，礦塊間及礦塊內(nèi)相鄰采場(chǎng)回采、放礦完成后，便可將相鄰采場(chǎng)天井內(nèi)的設(shè)施拆除;采用碎石或塊石膠結(jié)充填該天井，形成混凝土隔離礦柱。碎石與砂漿的混合體比例約為3∶1，砂漿的灰砂比約為1∶6，膠結(jié)充填體整體強(qiáng)度達(dá)到4～5 MPa。采場(chǎng)底部漏斗之間不留底柱，采場(chǎng)頂部不留頂柱，直接采穿至上中段沿脈平巷。另外，還需在穿脈平巷留設(shè)1個(gè)長(zhǎng)為5～8 m、高3 m的底柱，以保護(hù)中段穿脈運(yùn)輸平巷。

2.2 相關(guān)措施

(1)針對(duì)采場(chǎng)頂板滑石采用綜合預(yù)防措施:①為了保證留礦法采場(chǎng)頂板整體的穩(wěn)定性，對(duì)50 m長(zhǎng)留礦法采場(chǎng)增設(shè)2條連續(xù)木支撐墻，木支撐墻用圓木頭支撐上下盤(pán)，兩側(cè)釘木板連接支撐頂梁，對(duì)采場(chǎng)上下盤(pán)進(jìn)行整體支護(hù);②連續(xù)木支撐墻不穩(wěn)定時(shí)，可采用混凝土梁進(jìn)行支撐，15 m長(zhǎng)的采場(chǎng)分為3格，每格約15 m，離順路人行井15 m距離制作1個(gè)1 m×1 m(寬×高)的混凝土頂梁(長(zhǎng)度為采場(chǎng)寬)，在采場(chǎng)高度方向每隔5 m的距離制作1個(gè)混凝土頂梁，每個(gè)采場(chǎng)共制作約14個(gè)混凝土頂梁;③在回采的過(guò)程中將回采分層高度由2～2.2 m降至1.4～1.8 m;④采場(chǎng)回采時(shí)控制采幅約1 m，加強(qiáng)管理，不允許超采;⑤上盤(pán)不穩(wěn)定地段回采時(shí)采用控制爆破技術(shù)，采用“淺打眼，密布炮，少裝藥”技術(shù)，或者在礦體邊界留空眼爆破，控制上盤(pán)圍巖不滑落?？傮w來(lái)說(shuō)，連續(xù)木支撐墻成本高，穩(wěn)定性差，建議采用現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土頂梁。

(2)不留采場(chǎng)頂柱，減少設(shè)計(jì)損失。采場(chǎng)不留頂柱，直接回采至上一中段的巷道底板，這就要求上一中段的采場(chǎng)先回采完畢并封閉，保證人員不進(jìn)入回采采場(chǎng)的上部巷道，避免安全事故地發(fā)生。

(3)不留采場(chǎng)間連續(xù)間柱，提高礦塊回收率。利用前一采場(chǎng)的順路人行井進(jìn)行碎石膠結(jié)充填或塊石膠結(jié)充填，形成采場(chǎng)間隔離礦柱。相鄰采場(chǎng)的1條順路人行井順著混凝土隔離礦向上延伸。順路井碎石膠結(jié)(塊石膠結(jié))充填工藝，利用前一采場(chǎng)的順路井，撤除人行梯和平臺(tái)后，在上中段的巷道中攪拌碎石混凝土灌入井中，形成碎石混凝土隔離礦柱。碎石與砂漿混合體比例為3∶1，砂漿灰砂比為1∶6，膠結(jié)充填體整體強(qiáng)度要求達(dá)到4 MPa及以上。

(4)采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)構(gòu)筑人工假巷和混凝土漏斗。采場(chǎng)不留底柱，首先對(duì)沿脈巷分段挑高至3.5 m左右，構(gòu)筑分段鋼筋混凝土假巷和混凝土放礦漏斗，鋼筋混凝土假巷厚0.5～1 m，采場(chǎng)不施工拉底巷。具體工藝:①在沿脈運(yùn)輸巷中打第1次上向垂直炮孔，孔深1.6～1.8 m，爆破后，清理部分礦石，向上開(kāi)鑿第2次炮孔，孔深1.6～1.8 m，第2次炮孔不爆破;②分段構(gòu)筑鋼筋混凝土假巷和水泥漏斗，直至采場(chǎng)假底構(gòu)筑完畢;③爆破第2次開(kāi)鑿的炮孔，崩下的礦石從漏斗中放出一部分留下一部分礦石，然后平整好工作面，拉底工作結(jié)束。

(5)假底構(gòu)筑機(jī)械化作業(yè)。目前構(gòu)筑人工假底勞動(dòng)強(qiáng)度大，構(gòu)筑時(shí)間長(zhǎng)，成本高，可引進(jìn)機(jī)械化作業(yè)生產(chǎn)線，構(gòu)筑人工假底。在構(gòu)筑假底的采場(chǎng)沿脈巷挑高至3.5 m，出完礦后，首先統(tǒng)一架設(shè)鋼模板和木模板及布設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后采用混凝土泵送攪拌好的混凝土進(jìn)行澆注，養(yǎng)護(hù)好后形成混凝土假底。

3 采礦方法優(yōu)化對(duì)比

在相同條件和標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)優(yōu)化前后的采礦方法進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)估算和對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 單個(gè)礦塊優(yōu)化前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)珊瑚礦急傾斜薄至極薄礦脈開(kāi)采過(guò)程中所存在的問(wèn)題，提出了具體的優(yōu)化方案。結(jié)果表明，優(yōu)化后的淺孔留礦法可將回采率提高約16%，大幅降低了貧化率，改善了井下作業(yè)環(huán)境，對(duì)礦山今后留礦法的優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。

［1］謝世俊.金屬礦床地下開(kāi)采［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1994.

［2］金英豪.淺孔留礦采礦法回采工藝技術(shù)探討［J］.有色礦冶，2003，19(4):1-4.

［3］肖亮成.急傾斜薄礦脈長(zhǎng)采場(chǎng)連續(xù)開(kāi)采技術(shù)［J］.世界采礦快報(bào)，2000，16(8):260-261.