冬瓜山銅礦大團(tuán)山礦段大盤區(qū)連續(xù)開采探討

王成勝

(安徽省銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司冬瓜山銅礦， 安徽銅陵市 244000)

冬瓜山銅礦大團(tuán)山礦段大盤區(qū)連續(xù)開采探討

王成勝

(安徽省銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司冬瓜山銅礦， 安徽銅陵市 244000)

根據(jù)大盤區(qū)連續(xù)開采工藝在大團(tuán)山礦段的生產(chǎn)實(shí)踐，對該礦段－730m中段以上礦體采礦方案進(jìn)行總結(jié)與探討，提出了優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及加強(qiáng)生產(chǎn)管理，提升經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、控制地壓的辦法。

盤區(qū)連續(xù)開采；采礦方法；開采順序；地壓管理

1 開采技術(shù)條件

大團(tuán)山礦床作為冬瓜山銅礦老區(qū)的主要生產(chǎn)礦段，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為2200 t/d[1]，實(shí)際生產(chǎn)能力可達(dá)2500～3000 t/d，是冬瓜山銅礦重要的生產(chǎn)礦段，亦是冬瓜山主礦體生產(chǎn)能力的重要補(bǔ)充。

1.1 地質(zhì)概況

大團(tuán)山礦床賦存于三疊系下統(tǒng)至二疊系上統(tǒng)大隆組各層位，主礦體賦存于三疊系下統(tǒng)小涼亭組下部，其產(chǎn)狀與圍巖基本一致，走向北東30°～35°，傾向南東，傾角35°～50°，局部偏陡70°，主礦體走向長830m，斜深最大652m，最小45m，平均453.67m，工程見礦厚度最大69.47m，最小1.35m，平均29.65m。礦體形態(tài)較簡單，呈“似層狀”。賦存標(biāo)高－316～－788m。金屬礦物主要為黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦，主礦體銅平均品位為0.99%，厚度變化系數(shù)73%，品位變化系數(shù)74%。礦石工業(yè)類型為單銅原生硫化礦石，礦石自然類型主要為含銅矽卡巖、含銅角巖，以及二者互層或夾層等。礦床成因類型為層控式矽卡巖型礦床[2]。

1.2 大團(tuán)山礦段盤區(qū)劃分及開采現(xiàn)狀

大團(tuán)山礦段采用大盤區(qū)開采模式，以23線、27線、31A線、35線礦柱為界，劃分為I?！玍＃盤區(qū)，如圖1所示。I＃盤區(qū)寬50m，II＃盤區(qū)寬75m，III＃、IV＃盤區(qū)寬90m，V＃盤區(qū)寬70m，而盤區(qū)間礦柱寬30m。

I＃盤區(qū)、II＃盤區(qū)及23線礦柱的－490m中段以上礦段已回采結(jié)束，這兩個(gè)大盤區(qū)及其間的23線礦柱形成的采空區(qū)連成一個(gè)整體。目前正處在充填階段，已充填至－440m，預(yù)計(jì)充填工作將在2015年結(jié)束。

如圖2所示，III＃盤區(qū)上盤－460m至－410m存在著早期采礦活動(dòng)形成的老采空區(qū)，為了控制地壓，III＃盤區(qū)沿傾向在－520m及－565m上下設(shè)置了2個(gè)盤區(qū)內(nèi)的隔離礦柱。－520m中段上下的隔離礦柱寬度為20m，將－580m中段以上礦段的回采一分為二；而－565m中段的隔離礦柱又將III＃盤區(qū)－580m以上礦段和－580m以下礦段的回采間隔開。目前底部結(jié)構(gòu)在－565m的部分已經(jīng)回采完畢，正處于充填階段，而III＃盤區(qū)－580m以下礦段的采準(zhǔn)。工程正在施工，待－565m至－490m區(qū)間充填完畢，即可回采－580m以下礦段，為保障產(chǎn)量的穩(wěn)定創(chuàng)造良好條件。

與III＃盤區(qū)相類似，IV＃、V＃盤區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)有25m的間柱將－670m以上礦段隔離成2個(gè)相對獨(dú)立部分。其中IV＃盤區(qū)隔離礦柱上盤(－565m至－460m)已經(jīng)回采并充填結(jié)束，V＃盤區(qū)隔離礦柱上盤(－565m至－460m)回采結(jié)束。IV＃、V＃盤區(qū)之間的35線礦柱(－565m至－460m)正在回采，待35線礦柱回采結(jié)束，將與V＃盤區(qū)一道充填。

2 －580m中段以下礦段開采方案

－730m中段主運(yùn)輸巷道開拓以前，大團(tuán)山礦段的主運(yùn)輸水平處于－580m中段，故而大團(tuán)山礦段的回采分為－580m中段以上礦段的回采和－580m中段以下礦段的回采兩部分。

大團(tuán)山－580m中段以上礦段的回采已近尾聲，主要采用中深孔和深孔階段空場嗣后充填采礦法回采。由于其上存在著老采空區(qū)[3]，回采時(shí)很多工作面都和老采空區(qū)連通，在作充填相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要做好老采空區(qū)資料的收集工作，以保證充填鉆孔孔底落點(diǎn)處于采空區(qū)的高點(diǎn)處，從而保障充填效果。

2.1 采礦方法選擇

根據(jù)大團(tuán)山礦段的開采技術(shù)條件、礦山設(shè)備、開采技術(shù)水平、采空區(qū)管理水平以及－580m中段上下盤礦體回采的延續(xù)性，認(rèn)為－580m以下礦段選擇階段空場嗣后充填法是合適的。

2.1.1 底部結(jié)構(gòu)及采場布置

圖1 大團(tuán)山垂直縱投影

由于無軌設(shè)備施工以及塹溝式底部結(jié)構(gòu)出礦的高效率，采用塹溝式的底部結(jié)構(gòu)，進(jìn)路一般要保證有14m，保證出礦時(shí)鏟運(yùn)機(jī)完全進(jìn)入塹溝進(jìn)路，以利于鏟運(yùn)車的使用和設(shè)備的維護(hù)。

盤區(qū)內(nèi)采場沿礦體走向布置，采場長度即為盤區(qū)長度，寬度取適宜值，取決于礦體的傾角以及盤區(qū)內(nèi)隔離礦柱的設(shè)置。

2.1.2 采場硐室的布置

根據(jù)礦體厚度的不同，采場硐室分別采用中深孔和深孔兩種形式。

對于中深孔回采，由于大團(tuán)山采用的鉆孔設(shè)備為T90機(jī)，孔徑68mm，中深孔硐室規(guī)格為2.8m× 2.8m，分層高度一般在10～12m，控制中深孔孔深不超過15m，以便保證爆破效果?？拙W(wǎng)參數(shù)為:孔底距1.5～1.8m，排間距為1.4m。

對于深孔回采而言，大團(tuán)山采用的鉆孔設(shè)備為T150機(jī)，孔徑165mm，深孔硐室規(guī)格為(4.6～5.4m)×3.5m，根據(jù)礦體厚度，同時(shí)考慮到T150設(shè)備鉆孔的偏斜率，分層高度一般在30～50m。根據(jù)我礦生產(chǎn)的實(shí)踐，深孔孔網(wǎng)參數(shù):炮孔間距2.8～3.5m，炮孔排距為2.8～3.2m。同時(shí)，為了保證爆破效果，出礦塹溝的切割天井延伸至深孔硐室，為深孔硐室的拉槽提供自由面。

2.1.3 回采工作及出礦

采場回采時(shí)，先在礦體厚大處以切割天井為自由面進(jìn)行拉槽，形成一定寬度的拉槽區(qū)域，再進(jìn)行側(cè)向爆破大量崩落礦石。

大團(tuán)山礦段采用3m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦，出礦能力可達(dá)800 t/臺班[5]，大團(tuán)山礦床－580m以下二個(gè)盤區(qū)同時(shí)投入生產(chǎn)，2200 t/d的生產(chǎn)能力完全能夠得到保障。

2.2 提升、運(yùn)輸系統(tǒng)

人員、設(shè)備和材料由副井提升，礦石由主井提升，廢石由輔井提升。

主運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)于－730m中段，礦石由10 t電機(jī)車牽引4m3底側(cè)卸式礦車運(yùn)到新主溜井(－730～－875m)，在－875m轉(zhuǎn)運(yùn)至－920m破碎后，通過－962m膠帶機(jī)送到箕斗計(jì)量硐室，裝箕斗后經(jīng)主井提升至地表礦倉。

－580m以下廢石由鏟運(yùn)機(jī)鏟運(yùn)到廢石溜井至－670m中段，卸入新溜井(－670～－730m)至－730m中段，再運(yùn)至新主溜井(－730～－790m)，由卡車運(yùn)送到冬瓜山二步驟回采充填采場，或輔助井卸載站，從輔井提升至地表。

圖2 大團(tuán)山29線剖面圖(III＃盤區(qū))

3 存在的問題及建議

筆者認(rèn)為大盤區(qū)連續(xù)開采存在以下兩個(gè)較為突出的問題。

3.1 礦石損失與貧化

采用大盤區(qū)開采工藝，礦石損失與貧化的主要原因有如下幾點(diǎn):

(1)由于礦山生產(chǎn)的復(fù)雜性，往往有些地段的鉆探工程會滯后于采礦進(jìn)度，由于工程揭露和鉆探工程的進(jìn)展，導(dǎo)致局部地段礦體變動(dòng)較大，很多時(shí)候會造成永久性的礦石貧化或損失。

(2)采用大盤區(qū)連續(xù)開采工藝，回采的周期往往較長。有時(shí)采空區(qū)停留時(shí)間過久，其上方和側(cè)幫的巖石會冒落，而相應(yīng)的塹溝有可能會承擔(dān)后續(xù)的出礦任務(wù)，這樣，即使相應(yīng)塹溝前期爆破崩落的礦石已被出盡，由于后采下的礦石需要該條塹溝繼續(xù)出礦，礦石中存在大量廢石的混入，將會很明顯地降低采出礦石的品位，造成礦石貧化現(xiàn)象。這一點(diǎn)，可以從圖2中明顯看出，III＃盤區(qū)在－527m水平有兩條塹溝，其中1＃塹溝已回采完畢，2＃塹溝尚未開采。等到2＃塹溝及其上相應(yīng)的深孔采場進(jìn)行回采時(shí)，其爆破崩落方向是朝向1＃塹溝范圍的已形成采空區(qū)，大量崩落礦石將會被動(dòng)地混入冒落的空區(qū)圍巖。

(3)其他原因造成的礦石損失與貧化，如采下的廢石(往往塹溝可能在巖脈中布置)被運(yùn)至礦石溜井造成的貧化；塹溝內(nèi)廢石大量混入，造成殘礦無法出盡，從而引起礦石損失等。通過優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及加強(qiáng)生產(chǎn)管理，肯定無法完全避免礦石的損失與貧化現(xiàn)象，但優(yōu)化這兩個(gè)指標(biāo)是完全可以做到的。優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，一方面在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)當(dāng)中，盡可能從全局著眼，局部區(qū)段設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先對盤區(qū)整體進(jìn)行考量，盡量使總體上的損失與貧化指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)平衡；另一方面，確定回采順序時(shí)，礦體頂板處采空區(qū)不宜過大、過久，以防止自然冒落造成大片圍巖垮落而混入礦石；最后，要充分考慮到大盤區(qū)連續(xù)開采時(shí)，回采周期較長的特點(diǎn)，要盡量避免同一條塹溝進(jìn)路出盡礦石后停留較長時(shí)間，又繼續(xù)出礦的現(xiàn)象。加強(qiáng)生產(chǎn)管理，一方面是生產(chǎn)計(jì)劃的管理，包括掘進(jìn)進(jìn)度、鉆探進(jìn)度及采礦進(jìn)度的有理有序，這要求地測采等各礦山專業(yè)的全力配合；另一方面是日常生產(chǎn)的管理，包括采場爆破的管理，出礦管理等。采場爆破的嚴(yán)格管理避免了礦山采場爆破的無序化，不僅對控制地壓有利，亦能極大程度上減少采出礦石貧化率。出礦管理包括礦、廢石分出，以及某個(gè)生產(chǎn)階段對塹溝進(jìn)路出礦的具體要求等。

3.2 地壓管理

由于大盤區(qū)連續(xù)開采活動(dòng)的影響，2009年在日常生產(chǎn)檢查中發(fā)現(xiàn)31A礦柱在－490，－520m中段出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，27線礦柱在－460m中段亦有開裂現(xiàn)象出現(xiàn)。這對礦山正常生產(chǎn)和地壓管理造成很大的困難。

為有效控制地壓，筆者認(rèn)為可以從以下4個(gè)方面著手。

(1)確定大團(tuán)山－580m以下礦段回采總體順序。3＃盤區(qū)位于大團(tuán)山礦段的中部區(qū)域，以3＃盤區(qū)總體為大的臨時(shí)礦巖柱，先回采兩端盤區(qū)和礦柱，最后再對3＃盤區(qū)進(jìn)行回采。對于I＃盤區(qū)、23線礦柱及II＃盤區(qū)而言，由于大團(tuán)山開拓工程基本以23線始，至45線終，I＃盤區(qū)先于II＃盤區(qū)回采有利于I＃盤區(qū)出礦時(shí)通風(fēng)順暢。對于IV＃盤區(qū)、V＃盤區(qū)而言，首采IV＃盤區(qū)，這樣在對V＃盤區(qū)及35線礦柱進(jìn)行開采時(shí)，將間隔有IV＃盤區(qū)人工砼柱及III＃盤區(qū)臨時(shí)礦巖柱，可為生產(chǎn)提供安全保障。大團(tuán)山－580m以下礦段回采總體充填結(jié)束后順序見圖3。

圖3 大團(tuán)山－580m以下礦段的總體回采順序

(2)大盤區(qū)內(nèi)沿礦體傾向適當(dāng)設(shè)置隔離礦柱。銅陵有色設(shè)計(jì)院的模擬研究和大團(tuán)山的生產(chǎn)實(shí)踐表明，采空區(qū)頂板暴露面積不宜超過9000m2。對于大盤區(qū)連續(xù)開采工藝而言，采空區(qū)頂板暴露面積極容易超過9000m2，這就要求沿礦體傾向適當(dāng)設(shè)置隔離礦柱，以控制斜長和采空區(qū)頂板暴露面積。盤區(qū)內(nèi)隔離礦柱的設(shè)置在考慮采空區(qū)頂板暴露面積的同時(shí)，還應(yīng)充分考慮礦體的傾角，及局部地段品位的變化，以在安全開采的前提下，有效回收礦產(chǎn)資源。

(3)采場爆破順序的確定。對于大盤區(qū)采場的開采，爆破順序的確定，除了要滿足充分的自由面、安全的通道、最大程度降低巖石垮落等要求外，還要盡可能降低采場爆破對周邊工程、充填體等的影響，從而達(dá)到控制地壓的目的。

(4)要加快大團(tuán)山的充填工作。

大盤區(qū)連續(xù)開采、階段空場嗣后充填法在大團(tuán)山的生產(chǎn)實(shí)踐證明，它具有回采強(qiáng)度大，勞動(dòng)生產(chǎn)率高，采礦成本低，坑木消耗少，回采作業(yè)安全等優(yōu)點(diǎn)[4]。而通過優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、加強(qiáng)生產(chǎn)管理，能夠極大提升經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，并達(dá)到控制地壓的目的。大盤區(qū)連續(xù)開采、階段空場嗣后充填法擁有很高的經(jīng)濟(jì)、社會效益，有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]安徽省銅陵有色設(shè)計(jì)研究院.冬瓜山銅礦大團(tuán)山礦床－580m以下礦段探采工程可行性研究[R].2007，8.

[2]安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局三二一隊(duì)地質(zhì)調(diào)查部.安徽銅陵獅子山礦區(qū)大團(tuán)山銅礦床勘探報(bào)告[R].安徽:安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)局三二一地質(zhì)隊(duì)，1990.

[3]錢光榮.大團(tuán)山礦段－580m以上礦體采礦方案探討[J].金屬礦山，2003(3):8-9.

[4]盧雯雯.銅綠山礦深部礦場采場結(jié)構(gòu)方案及其優(yōu)化研究[D].武漢:武漢科技大學(xué)，2008.

[5]安徽省銅陵有色設(shè)計(jì)研究院.銅陵有色股份冬瓜山銅礦生產(chǎn)能力核定報(bào)告書[R].2012，2.

2014-09-17)

王成勝(1978－)，男，安徽銅陵人，研究生，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)工作，Email：rain_man_＠163.com。