江西省難采礦體采礦方法的研究與選擇

周寶爐

（江西鎢業(yè)控股集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330096）

我國(guó)的采礦業(yè)有著非常久遠(yuǎn)的歷史，而且早在兩千多年前便發(fā)現(xiàn)人們開(kāi)采利用礦物資源的跡象。步入現(xiàn)代社會(huì)以來(lái)，采礦業(yè)更是取得驚人的發(fā)展，在我國(guó)廣袤的土地資源當(dāng)中蘊(yùn)含著種類繁多的礦產(chǎn)資源，而且這些礦產(chǎn)資源現(xiàn)已成為人們生產(chǎn)、生活不可或缺的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。與此同時(shí)，為了進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源采礦效率與質(zhì)量，在采礦方面采礦工藝與方法方面，打破了傳統(tǒng)采礦觀念與技術(shù)的束縛，采礦工藝和方法也取得快速發(fā)展。但是在采礦工作實(shí)踐中，很多礦產(chǎn)資源賦存條件非常復(fù)雜，采礦作業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中時(shí)常遇到一些巖體破碎不穩(wěn)固，存在地下水和高地應(yīng)力等各種因素影響，開(kāi)采條件十分復(fù)雜，極大地增加了采礦難度，導(dǎo)致采礦效率受到很大影響，同時(shí)采礦安全得不到有效保障，嚴(yán)重威脅到采礦工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全，而且還造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，增加開(kāi)采成本，針對(duì)復(fù)雜難采礦體不良的開(kāi)采條件，一些學(xué)者也進(jìn)一步加大了這方面的研究工作，并取得較大進(jìn)展。下面結(jié)合實(shí)踐，對(duì)江西省某難采礦體的采礦方法進(jìn)行研究與探討，希望能為同類型礦床礦體開(kāi)采工作提供一些借鑒和參考[1]。

1 難采礦體概述

難采礦體是相對(duì)而言的，其含義包括兩個(gè)方面，首先難采礦體是指礦體本身有著非常復(fù)雜的地質(zhì)條件與開(kāi)采條件，特別是埋藏條件復(fù)雜程度對(duì)于開(kāi)采難度起著明顯的決定性作用。而難采礦體的另一層含義主要是指，由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，無(wú)法順利安全的進(jìn)行開(kāi)采。針對(duì)這些難采礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，如果運(yùn)用一般的采礦方法以及回采工藝進(jìn)行開(kāi)采，不僅作業(yè)條件非常惡劣，難度較大，而且生產(chǎn)很不安全，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，更甚者目前無(wú)法進(jìn)行開(kāi)采。我國(guó)江西省礦產(chǎn)資源豐富，但是隨著采礦工程不斷發(fā)展，也較易開(kāi)采的礦產(chǎn)資源已經(jīng)開(kāi)采殆盡，難采礦體成為未來(lái)重要的主攻方向。為了研究分析難采礦體采礦方法，結(jié)合江西某難采礦體，對(duì)其采礦方法進(jìn)行分析探討。

2 礦山概況

（1）礦體條件。某礦區(qū)13 個(gè)礦體，這些礦體都在東西向展布的斷裂破碎帶中分布，主礦體西部區(qū)的頂?shù)装宀课环植蓟拥哪噘|(zhì)板巖與細(xì)粒石英砂巖（厚層、中厚層狀）；東側(cè)區(qū)域上分布互層的細(xì)粒粉砂泥質(zhì)板巖（薄層狀、中厚層狀），不僅非常破碎，而且還有非常差的穩(wěn)定性，走向范圍上，礦體約有1200m 長(zhǎng)度，主要處于1.5m ～15m 的寬度范圍，向260°～280°方向展布，并向南部?jī)A斜，主要呈現(xiàn)70°～80°的傾角，在走向與傾角上礦體都有著非常大的變化特點(diǎn)，傾角上呈現(xiàn)緩和的特征，上盤分布的巖石有著明顯的坍塌跡象，容易導(dǎo)致礦石貧化，礦床處于1.53g/t ～3.94g/t 含金水平，平均為2.18g/t，約有16978kg 儲(chǔ)量大小，圍巖和礦體上下盤沒(méi)有明顯的分界，礦體和圍巖表現(xiàn)為逐漸過(guò)渡的特點(diǎn)，圍巖和礦體分界線僅通過(guò)化驗(yàn)取樣才能實(shí)現(xiàn)，地表有況且出露約為400 米的延伸。

（2）開(kāi)采技術(shù)條件。通過(guò)地質(zhì)報(bào)告進(jìn)行分析，礦區(qū)沒(méi)有開(kāi)展水文地質(zhì)研究工作，僅僅根據(jù)礦山生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行揭露，礦區(qū)有的較為簡(jiǎn)單的水文地質(zhì)條件，裂隙水為主，此類水主要通過(guò)雨水得到補(bǔ)給，進(jìn)入雨季具有明顯的滴水現(xiàn)象，旱季一般不會(huì)出現(xiàn)，礦床屬于簡(jiǎn)單型的水文地質(zhì)條件，厚層以及中厚層狀石英砂巖礦體頂?shù)装宓闹饕獛r性特征，有著非常堅(jiān)固的巖石，硅化特征不成程度出現(xiàn)，依照礦山Ⅰ、Ⅲ礦帶開(kāi)采情況進(jìn)行分析，并實(shí)際踏勘，Ⅰ礦帶中有著破碎的礦體和圍巖，現(xiàn)在主要運(yùn)用巷道中挑頂落礦開(kāi)展采礦工作，根據(jù)礦產(chǎn)開(kāi)采實(shí)際進(jìn)行開(kāi)展，每次挑頂落礦后，運(yùn)用費(fèi)時(shí)及時(shí)充填，不然非常容易發(fā)生垮落問(wèn)題，Ⅲ礦帶開(kāi)采過(guò)程當(dāng)中，運(yùn)用鋼、木進(jìn)行支護(hù)，而且一些支護(hù)部位已經(jīng)發(fā)生垮塌問(wèn)題[2]。

（3）開(kāi)采現(xiàn)狀。當(dāng)前礦山正在開(kāi)采Ⅰ號(hào)礦帶，該礦帶有東西兩段之分，開(kāi)拓方式主要運(yùn)用平硐加盲豎井形式，通風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)自然風(fēng)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)良好通風(fēng)，主要運(yùn)用的采礦法為上向分層充填采礦法，在采礦過(guò)程當(dāng)中，最重要的工藝是在下盤階段運(yùn)輸巷道，進(jìn)行切割與采準(zhǔn)，通過(guò)分層淺孔鑿巖以及人工出礦和立柱互頂、充填廢石等各種技術(shù)措施開(kāi)展采礦工作，廢石主要有掘進(jìn)工作說(shuō)產(chǎn)生，但也有一些不足開(kāi)采下盤過(guò)程當(dāng)中需要進(jìn)行廢石巷道開(kāi)掘，每次約為1.5m 左右的回采高度，礦體約為3m 以下的厚度，約為20t 采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力。

3 開(kāi)采問(wèn)題

3.1 采礦方法問(wèn)題

運(yùn)用分層廢石充填采礦法進(jìn)行采礦，采礦工作存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在：

（1）采礦工作人員必須要在空?qǐng)鱿麻_(kāi)展施工作業(yè)，由于存在非常不穩(wěn)定的礦巖，極易產(chǎn)生冒頂片幫對(duì)工作人員安全造成很大威脅。

（2）現(xiàn)在采礦作業(yè)中僅能對(duì)3 米以下厚度礦體進(jìn)行開(kāi)采，而且還需要大量的鋼、木支護(hù)，依然面臨著坍塌、冒落等災(zāi)害問(wèn)題，厚度較大的礦體難以實(shí)現(xiàn)有效開(kāi)采。

（3）運(yùn)用這種采礦方法機(jī)械化程度不高，生產(chǎn)效率難以有效提升，大大增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，影響生產(chǎn)產(chǎn)能，工作人員還面臨非常復(fù)雜危險(xiǎn)的工作環(huán)境。

3.2 采礦方法選擇難題

充填法、崩落法以及空?qǐng)龇ㄊ侵饕牟傻V方法，充分考慮該礦山具體實(shí)際和礦體特征。

（1）礦體和圍巖有著非常破碎的特征，而且風(fēng)化問(wèn)題十分嚴(yán)重，礦巖屬于很不穩(wěn)定開(kāi)采條件，運(yùn)用空?qǐng)龇ú傻V法進(jìn)行采礦，只有在穩(wěn)定的礦巖條件下才可開(kāi)展，所以這類礦體不是以運(yùn)用空?qǐng)龇ㄟM(jìn)行采礦。

（2）該礦床有著非常不穩(wěn)定的礦巖特征，現(xiàn)在開(kāi)采工作在服務(wù)開(kāi)展爆破前提下，便可以進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)采，雖然支護(hù)工作做的非常多，然而礦巖冒落問(wèn)題依然存在，面對(duì)這樣的條件，運(yùn)用崩落法進(jìn)行采礦具有技術(shù)可行性特點(diǎn)，然而礦山四周環(huán)境卻不適宜進(jìn)行地表陷落，如果運(yùn)用這種方式，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成巨大的破壞，還極易和周圍村民發(fā)生沖突，崩落法采礦技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，最為重要的就是允許地表陷落，所以這一方法也是不可行的。

（3）目前礦山開(kāi)采工作實(shí)際主要運(yùn)用的采礦方法為上向分層廢石充填進(jìn)行采礦，然而這種方法在應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中有很多問(wèn)題存在，不適宜運(yùn)用這種方法進(jìn)行采礦，根據(jù)該礦的礦巖條件，在采礦過(guò)程當(dāng)中可以運(yùn)用下向分層充填法開(kāi)展采礦工作，然而這種采礦方式具有非常大的充填量，投入的成本非常的大，對(duì)于2g/t 金品位礦體來(lái)講運(yùn)用這種采礦方法，經(jīng)濟(jì)上存在很大的不合理性，所以尾礦不能選作充填料開(kāi)展充填工作。通過(guò)分析研究，運(yùn)用上述幾種采礦方法，都很難適應(yīng)當(dāng)前礦山條件，所以這類礦體開(kāi)采難度非常的高[3]。

4 可行采礦方法研究

通過(guò)全面的分析和研究，該礦礦體在采礦過(guò)程當(dāng)中存在的難點(diǎn)問(wèn)題主要體現(xiàn)在：①有著很不穩(wěn)定的礦巖；②地表部位不能開(kāi)展崩落工作；③工作人員無(wú)法在空?qǐng)鲋虚_(kāi)展施工；④礦石品位不是很高，尾礦無(wú)法當(dāng)做充填料。必須要結(jié)合實(shí)際，運(yùn)用更加科學(xué)的采礦方法，根據(jù)上述這些難點(diǎn)問(wèn)題，進(jìn)行如下分析：

（1）礦巖有著非常不穩(wěn)定的條件，采礦過(guò)程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)及時(shí)開(kāi)展充填工作，無(wú)法形成空?qǐng)?，而面臨著冒落的危險(xiǎn)，護(hù)頂工作十分重要；

（2）地表部位不能進(jìn)行崩落，所以運(yùn)用崩落法進(jìn)行采礦是不適宜的，而且還必須要及時(shí)充填處理采空區(qū)；③空?qǐng)鰲l件下人員不能進(jìn)行采礦作業(yè)，只有巷道條件才可進(jìn)行采礦作業(yè)，中段部位開(kāi)展鑿巖，有著非常深的炮孔深度，有著十分差的礦體條件，難以成孔，所以運(yùn)用分段鑿巖方式開(kāi)展采礦。

（3）廢石可以作為充填料。通過(guò)分析研究，采礦技術(shù)方案初步確定，為了避免冒頂問(wèn)題出現(xiàn)，在采礦過(guò)程當(dāng)中，運(yùn)用鋼筋網(wǎng)、錨索、錨桿對(duì)中斷頂部進(jìn)行噴漿護(hù)頂，制造人工假頂，被空?qǐng)龇ú傻V創(chuàng)造相應(yīng)的條件，中段礦山約有40m 的高度，礦巖有著極差的條件，不是以較高的分段高度，進(jìn)行10m 設(shè)置，劃分為四個(gè)分段，同時(shí)開(kāi)展落礦工作，上分段首先開(kāi)始作業(yè)，之后再下分段落礦，為了避免片幫問(wèn)題出現(xiàn)，底部出礦過(guò)程中，及時(shí)回填廢石，有效支撐上下盤巖石，這樣才能將以上幾個(gè)難點(diǎn)有效解決，形成初步采礦方案，通過(guò)人工造頂手段進(jìn)行分段充填采礦。

5 最終采礦方案

通過(guò)全面研究和探討，最終運(yùn)用人造頂板分段充填法開(kāi)展采礦工作，具體工藝分述如下：①適用范圍：這一方法主要運(yùn)用于10m 以下厚度的急傾斜礦體。②結(jié)構(gòu)參數(shù)：根據(jù)采場(chǎng)走向科學(xué)的進(jìn)行布置，設(shè)置50m 的采場(chǎng)長(zhǎng)度，礦體厚度極為其寬度，將連續(xù)間柱按照6m 設(shè)置于采場(chǎng)間，中段設(shè)置四十米的高度，不對(duì)頂?shù)字M(jìn)行保留。③采切工程：在相距十米下盤邊界部位，合理設(shè)置段放到，貫通斜坡道，順著脈體巷道于礦柱中間部位，向礦體掘進(jìn)，并設(shè)置鑿巖聯(lián)絡(luò)巷道，在礦體中間后側(cè)部位兩端，設(shè)置分段鑿巖巷道開(kāi)展掘進(jìn)工作；以上巷道按照三心拱斷面（2.0m×2.2m）進(jìn)行設(shè)計(jì)。沿脈巷道（第二分段）向礦體掘進(jìn)形成出礦進(jìn)路，并貫通鑿巖巷道貫通，保持60°夾腳，按照11m 設(shè)置間距，根據(jù)三心拱斷面（2.5m×2.65m）規(guī)格進(jìn)行設(shè)置；溜井設(shè)置在沿脈巷道（第二分段）外部采場(chǎng)下盤中間部位，設(shè)置圓形的斷面溜井，約為2.5m 直徑以及100m 間距。除外第二分段鑿巖巷道，其他分段鑿巖巷道均開(kāi)展橫巷切割，同時(shí)向上側(cè)進(jìn)行掘進(jìn)，對(duì)天井進(jìn)行切割設(shè)置2.2m×2.5m 規(guī)格，之后對(duì)垃槽開(kāi)展切割工作；天井設(shè)置在第二分段鑿巖巷道中間部位上，設(shè)置2.2m×2.5m規(guī)格，并隨著回采開(kāi)展辟漏，具體的工程圖見(jiàn)圖一。④鑿巖爆破：鑿巖機(jī)為YGZ90 型號(hào)，并運(yùn)用圓盤式鉆架型號(hào)為FJY22 型，將扇形孔打開(kāi)，約為55mm 毫米的孔徑，按照2.0m 設(shè)置排距，并根據(jù)2.2m 設(shè)置孔底距。⑤出礦充填：出礦過(guò)程中運(yùn)用鏟運(yùn)機(jī)為WJD1.0 型號(hào)，在上側(cè)區(qū)域鑿巖落礦過(guò)程中，在出礦進(jìn)路運(yùn)用鏟運(yùn)機(jī)開(kāi)展裝礦。⑥采場(chǎng)通風(fēng)：通過(guò)斜坡道讓新鮮的氣流向分段沿脈巷道中進(jìn)入，后通過(guò)鑿巖聯(lián)絡(luò)巷道向各個(gè)分段鑿巖巷道當(dāng)中進(jìn)入，之后進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)。⑦澆注假底：中斷完成回采出礦工作之后，采場(chǎng)利用廢石進(jìn)行充填，并通過(guò)鏟運(yùn)機(jī)鏟平廢石，確保廢石層面和上中段底板相比低 0.5m 以下，之后運(yùn)用鋼筋網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)，并運(yùn)用25#螺紋鋼，按照250mm 設(shè)置網(wǎng)距，在混凝土層中放置，之后開(kāi)展混凝土（C20）澆灌，按照500mm 設(shè)置厚度，當(dāng)做上中段回采的底板。⑧主要技術(shù)指標(biāo)：礦石回采率：79.11%；廢石混入率：15.79%；萬(wàn)噸采切比：177.51m/萬(wàn) t；1253. 51m3/萬(wàn) t；礦房綜合生產(chǎn)能力： 6.6 萬(wàn) t/a。

圖1 采礦方案標(biāo)準(zhǔn)圖

6 結(jié)論

由于礦山和礦體分布條件限制，該礦體有著非常大的采礦難度，運(yùn)用傳統(tǒng)的三大采礦方法，很難有效開(kāi)采。結(jié)合礦體開(kāi)在實(shí)際存在的難點(diǎn)問(wèn)題，認(rèn)真研究分析，逐個(gè)問(wèn)題進(jìn)行解決，并對(duì)相應(yīng)的解決辦法進(jìn)行分析，對(duì)空?qǐng)霾傻V法創(chuàng)造性的進(jìn)行運(yùn)用，并利用崩落法對(duì)巖層進(jìn)行覆蓋，之后開(kāi)展出礦放礦工作，并結(jié)合廢石充填法，以該礦體采礦開(kāi)創(chuàng)了新的采礦方法，對(duì)于同類型礦體開(kāi)采提供了有效的解決思路。