赤峰山金紅嶺礦業(yè)公司采礦施工的關(guān)鍵技術(shù)及工藝分析

趙東升，張 碩，楊立輝

（赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰 025450）

赤峰山金紅嶺礦業(yè)公司成立于2010年，從公司成立至今，已經(jīng)掌握了成熟的紅嶺鉛鋅礦的開(kāi)采技術(shù)，保證采礦施工的安全和效率。為了使采礦施工能夠更優(yōu)化，需不斷對(duì)采礦工藝進(jìn)行研究，采用更先進(jìn)的技術(shù)到采礦施工中，為企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1 紅嶺礦業(yè)公司開(kāi)采存在的問(wèn)題和選擇開(kāi)采方法

（1）似層狀礦體。該種形式的礦體有著明顯礦巖界限，非常適合工業(yè)性質(zhì)的開(kāi)發(fā)利用。根據(jù)該種礦體的形式，建議采用機(jī)械化開(kāi)采作業(yè)，機(jī)械化作業(yè)使用在似層狀的礦體中，能夠有效提高開(kāi)采效率，而且采用機(jī)械化作業(yè)，開(kāi)采過(guò)程中安全系數(shù)高，能夠有效保證作業(yè)人員的生命安全。

（2）急傾斜礦體。在紅嶺礦業(yè)公司礦體中，該種礦體的傾角度大，由于該種問(wèn)題，需要采用的施工是一種自重放礦方式。同時(shí)在開(kāi)采該種礦體時(shí)，礦體的深度大，深度大相應(yīng)的地壓也會(huì)增加。因此在選擇開(kāi)采工藝中，需要有效控制地壓方法，減少開(kāi)采不良事故發(fā)生率[1]。

（3）中厚礦體。對(duì)礦體分析后獲得，該種礦體是在厚礦體和薄礦體之間，因此是一種中厚型的礦體。在中厚型礦體的開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)因?yàn)榈V體賦存條件，遇到礦體厚度突變情況，因此，在采用回采技術(shù)時(shí)需要考慮該種問(wèn)題的處理方法。

（4）選擇合理的開(kāi)采方法。根據(jù)以上問(wèn)題的分析，對(duì)礦體開(kāi)采過(guò)程中，可以采用無(wú)底柱淺孔留礦開(kāi)采法。該種方法使用時(shí)間久遠(yuǎn)，有著成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，因此，能夠保證開(kāi)采的順利進(jìn)行；而且采用的無(wú)底柱淺孔留礦開(kāi)展法，非常適合大型機(jī)械化作業(yè)，符合紅嶺鉛鋅礦體開(kāi)展的需要條件。并且采用無(wú)底柱淺孔留礦開(kāi)展法有著開(kāi)采效率高，維護(hù)地壓安全簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。綜上所述，在紅嶺鉛鋅礦的開(kāi)采時(shí)可以選擇無(wú)底柱淺孔留礦開(kāi)采法。

2 紅嶺礦業(yè)公司基本情況

礦體呈似層狀走向59°，傾向北西礦體平均傾角73°，屬急傾斜礦體。礦體平均水平厚度4.2m。礦體上下盤圍巖穩(wěn)固，礦體穩(wěn)固。巖石普氏硬度系數(shù)f=8～10，鉛鋅礦石f=8～12，礦石密度3.6t/m，巖石密度2.7t/m，礦巖松散系數(shù)1.6，自然安息角46°。礦區(qū)范圍內(nèi)無(wú)大的地表水體，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

3 無(wú)底柱淺孔留礦開(kāi)采法

采用的該種開(kāi)采方法中需要選擇兩種聯(lián)合開(kāi)采方式，一個(gè)是脈內(nèi)順路天井開(kāi)采；另一個(gè)是底部無(wú)軌鏟運(yùn)機(jī)出礦方式。使用的天井中需要沿著礦塊兩翼斜向布置，并且在出礦水平處的905m設(shè)計(jì)一條脈外運(yùn)輸港，該巷要和其他7條出礦進(jìn)路相連通，同時(shí)還要和倒車硐室連通。具體采用的該種采礦方法，在圖1中表示。

圖1 無(wú)底柱淺孔留礦采礦法

（1）采礦結(jié)構(gòu)參數(shù)。在本次設(shè)計(jì)的采礦方案中，采礦階梯高度為50m，頂柱厚度為5m，采場(chǎng)設(shè)計(jì)的規(guī)格為長(zhǎng)92.3m，寬4.35m，高51m。設(shè)計(jì)的天井為順路天井，同時(shí)，因?yàn)楸镜V塊為獨(dú)立礦塊，兩翼不留間柱，也不留底柱。

（2）回采順序。本次采用的回采工藝中主要采用自采下而上分層回采，采用分層回采中設(shè)計(jì)的高度在1.8m～2.2m，回采使用的機(jī)械為氣腿鑿巖機(jī)。采用該種機(jī)械回采時(shí)，需要使用爆破方式，爆破中采用水平炮孔，炮孔呈現(xiàn)平行排列，設(shè)計(jì)的炮孔深度在2m～4m之間，最小的抵抗線設(shè)計(jì)為0.5m～1.1m之間，爆破孔的距離設(shè)計(jì)為0.7m～1.1m之間。鑿巖的工作面設(shè)計(jì)中采用的是梯形布置，鑿巖工作面設(shè)計(jì)為3個(gè)，每一個(gè)工作面施工時(shí)可以適用3排炮孔。

采用該種施工工藝的設(shè)計(jì)方法中，沒(méi)有設(shè)計(jì)間柱，使用的是順路天井的布置形式，施工過(guò)程中采用的是隨工作面推進(jìn)，在下部天井中采用隨采隨沒(méi)的方法。使用該種采礦設(shè)計(jì)方法，需要用的物料、設(shè)備等物資，需從3中段內(nèi)天井自上而下進(jìn)入到工作面。

（3）爆破工藝。采用的爆破裝藥方式中使用的是人工裝藥，炸藥類型為巖石乳化炸藥，炸藥卷的直徑為32mm。引爆裝置采用導(dǎo)爆管雷管，使用引爆器引爆。人工裝置炸藥時(shí)，每個(gè)爆破孔使用一個(gè)起爆炸藥卷；對(duì)炮孔裝填炸藥時(shí)，需注意炸藥包和爆破孔壁之間的距離，裝填時(shí)需要盡量縮小距離，使炸藥起爆時(shí)能夠發(fā)揮最大作用力。

（4）防塵和通風(fēng)。采用爆破工藝施工時(shí)，起爆后會(huì)有大量的有毒有害氣體和粉塵，因此，需要開(kāi)展通風(fēng)防塵工藝。礦場(chǎng)內(nèi)污染空氣的排除，主要依靠通風(fēng)機(jī)完成。在礦場(chǎng)的頂板水平布置一個(gè)抽風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)機(jī)的主要功能是將污染空氣引入到穿脈中，污染空氣進(jìn)入到穿脈后會(huì)有流入回風(fēng)井，通過(guò)回風(fēng)井將污染空氣排放到地表。

在地底開(kāi)展礦業(yè)施工中，該種工作環(huán)境惡劣，影響工作人員的身體健康。為了解決以上問(wèn)題，可以在地下采場(chǎng)多設(shè)計(jì)排放機(jī)，采用該種設(shè)計(jì)方法，是保證地下采場(chǎng)的空氣流通，改善地下礦場(chǎng)開(kāi)采的工作環(huán)境，以此來(lái)保證工作人員的身體健康。

（5）支護(hù)工藝。采場(chǎng)進(jìn)行通風(fēng)作業(yè)后，工作人員還不能夠進(jìn)入到工作現(xiàn)場(chǎng)，需要進(jìn)行排險(xiǎn)作業(yè)。排險(xiǎn)作業(yè)開(kāi)展時(shí)需要兩個(gè)人員同時(shí)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)爆破的頂板和兩幫浮石開(kāi)展清理工作。排險(xiǎn)過(guò)程中，如果有不穩(wěn)定地段，需要開(kāi)展支護(hù)工作，一般情況下支護(hù)采用管縫錨桿支護(hù)。采用該種支護(hù)的參數(shù)如下：錨桿直接為40mm，長(zhǎng)度在1800mm，使用材質(zhì)為Q235鋼材。在出礦區(qū)域附近的采礦地方，可以采用錨網(wǎng)支護(hù)方式，該種支護(hù)的參數(shù)為間距800mm，排距為1000mm，采用梅花樁布置格局。采用網(wǎng)狀中使用的網(wǎng)絲為鋼絲，鋼絲網(wǎng)的參數(shù)如下：鋼絲使用的直徑為5mm～6mm，材質(zhì)為Q235鋼材，網(wǎng)間距為100mm，排距為100mm。

（6）出礦與平場(chǎng)。出礦是在底部出礦進(jìn)路內(nèi)進(jìn)行，出礦分成兩種，一種是局部出礦；另一種是大量出礦。局部出礦中出礦量在三分之一，剩下的三分之二留作下一個(gè)循環(huán)工作平臺(tái)完成，因此有三分之二的礦體留在礦內(nèi)。

采用出礦過(guò)程中，每一出礦巷出礦時(shí)要盡量保持底板的平整，出礦完成后，是對(duì)采場(chǎng)進(jìn)行平場(chǎng)工作，平場(chǎng)后的頂板和底板的距離為1.8m～2.2m。完成這個(gè)作業(yè)后，可以循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)作業(yè)中。

（7）存窿放礦。礦塊的回采完成后，可以進(jìn)行大量出礦工作，出礦過(guò)程中使用機(jī)械化作業(yè)，使用電鏟車大量出礦，經(jīng)過(guò)礦道的運(yùn)輸車輛將礦石運(yùn)出礦洞。在出礦過(guò)程中，要保證每個(gè)礦路出礦的均勻性，采用該種方法的主要原因是礦石能夠均勻下降，以此來(lái)減少礦石的貧化和損失。

（8）回填。礦場(chǎng)采集完成后，會(huì)留下采空區(qū)域，對(duì)于該種區(qū)域的處理時(shí)，主要采用回填方法來(lái)彌補(bǔ)采空，防止礦洞塌陷?；靥顣r(shí)可以使用廢石回填，也可以采用尾砂填充。

4 采用無(wú)底柱淺孔開(kāi)采的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。①使用該種采礦工藝使用的機(jī)械化程度高：機(jī)械化使用能夠提高工作效率，使人工成本下降。無(wú)底柱淺孔開(kāi)采時(shí)大量使用了鏟運(yùn)車，這些機(jī)械的使用，可以大量減少礦工的勞動(dòng)強(qiáng)度，使礦業(yè)節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。②作業(yè)安全性高：該種采礦方式中使用的回采技術(shù)，每次采礦的區(qū)域空間小，使礦體受到的壓力減小。礦體壓力減少，降低塌方事故發(fā)生幾率，使施工人員能夠獲得生命安全保障。③礦體適用性強(qiáng)。采用該種采礦的施工工藝中，對(duì)礦體邊界的處理能力強(qiáng)，能夠在礦體復(fù)變嚴(yán)重時(shí)最大限度的減少采礦損失。

（2）局限性。①平場(chǎng)工作量大：開(kāi)采過(guò)程中需要對(duì)礦場(chǎng)開(kāi)展平場(chǎng)工作，這個(gè)工作量非常大，特別是在中厚度的礦體中，該種工作量會(huì)大大地增加。②每次局部放礦量不容易掌控：不容易掌控過(guò)程中會(huì)給下一道工序作業(yè)人員的正常施工帶來(lái)影響，不利于安全高效開(kāi)展工作。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在紅嶺鉛鋅礦采礦施工使用無(wú)底柱淺孔開(kāi)采施工工藝，能夠有效提高施工效率，保證施工的安全。但是在采用該種方法中，也有一定的局限性，施工的平場(chǎng)工作量大和局部放礦控制效率不高。對(duì)于以上問(wèn)題，還需要不斷對(duì)施工工藝研究，使其更好地為采礦服務(wù)。