緩傾斜薄礦體采礦方法及采空區(qū)處理技術(shù)

農(nóng)海生

（大新縣下雷世田錳粉廠，廣西 崇左 532300）

1 案例基本概況

某礦床內(nèi)礦體屬于石英脈型礦體，整體結(jié)構(gòu)不規(guī)則，呈現(xiàn)出扁豆?fàn)畹漠a(chǎn)出，呈現(xiàn)出東南傾向，傾角為5°～15°。該礦體脈厚度為0.3m～1.9m范圍，控制延長(zhǎng)達(dá)到140m，礦區(qū)內(nèi)部礦體呈現(xiàn)出上厚下薄、上富下貧的狀態(tài)。礦巖接觸較為明顯，礦體上盤圍巖為灰色片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖，而下盤圍巖為正長(zhǎng)斑巖、灰色片麻巖等等，但是這些巖體受到變質(zhì)而建立起蝕變帶等，穩(wěn)定性相對(duì)較差。

2 緩傾斜薄礦體采礦方法

2.1 常規(guī)全面采礦法

此種方法主要應(yīng)用在礦脈中區(qū)1號(hào)采場(chǎng)區(qū)域，該礦塊主要順著礦脈走向進(jìn)行布置，此礦塊的基本參數(shù)如表1所示。

表1 礦塊基本參數(shù)

第一，采準(zhǔn)切割工程。主要包括切割巷道、礦塊兩側(cè)上山、上部回風(fēng)平巷、安全出口等等，具體設(shè)置情況如圖1所示。

圖1 普通全面法設(shè)計(jì)圖

第二，回采工藝。將礦塊上山當(dāng)作爆破自由面，通過(guò)YT-28鑿巖機(jī)進(jìn)行淺孔的設(shè)置，通過(guò)非電導(dǎo)爆管進(jìn)行爆破?？梢圆扇”谑交夭傻姆绞?，通過(guò)15kW電耙將礦石耙入到下側(cè)的漏斗當(dāng)中，之后將礦石裝入到礦車運(yùn)走。在頂板暴露跨度在6m～7m范圍內(nèi)情況下頂板開始局部掉塊，在開采寬度達(dá)到9m～10m范圍內(nèi)時(shí)會(huì)發(fā)生大規(guī)模冒落，從而造成回采作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行，需要采取其他方式實(shí)施回采。

2.2 寬進(jìn)路推進(jìn)桿柱房柱法

此種方法主要應(yīng)用在礦脈中區(qū)2號(hào)采場(chǎng)區(qū)域，礦塊的具體參數(shù)和1號(hào)采場(chǎng)區(qū)域參數(shù)相同。

第一，采準(zhǔn)切割工程。主要包括切割巷道、漏斗、電耙硐室等等。

第二，回采工藝。此部分進(jìn)行回采主要是參照礦房寬度（6m～7m）從2號(hào)采場(chǎng)放礦漏斗實(shí)施推進(jìn)，對(duì)于頂板實(shí)施必要的錨桿支護(hù)（設(shè)定網(wǎng)度：1m×1.2m），同時(shí)要具體參照頂板穩(wěn)固情況實(shí)施必要的木柱支撐。通過(guò)對(duì)礦房頂板實(shí)施必要支護(hù)后不會(huì)發(fā)生掉塊問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)暴露跨度達(dá)到6m～8m范圍，可以確保工作人員的安全性。在掘進(jìn)到上中段平巷階段時(shí)設(shè)置好頂柱，同時(shí)向兩側(cè)回收礦壁，礦房情況如圖2所示。

圖2 寬進(jìn)路推進(jìn)桿柱房柱法現(xiàn)狀圖

此種方法具有較高的回采效率，具有較好的安全性，并且礦石的貧、損率都會(huì)大大下降。但是此種方法的成本相對(duì)較高且支護(hù)工作量較大，需要根據(jù)具體情況采用。

2.3 工作面臨時(shí)支護(hù)分采充填法

第一，為了能夠充分降低損失率以及礦石的貧化，需要在3號(hào)采場(chǎng)區(qū)域?qū)嵤┍匾囼?yàn)，具體情況如圖3所示。

圖3 工作面臨時(shí)支護(hù)分采充填法現(xiàn)狀圖

此種方法的具體工藝過(guò)程為：先從邊側(cè)漏斗順著礦柱邊界掘進(jìn)斷面為1.8m×2.0m切割上山，礦體頂板為此上山頂板，最后通過(guò)切割上山巷道為自由面實(shí)施長(zhǎng)壁式淺眼鑿巖、礦巖的分次爆破。正常情況下首先要爆破下盤圍巖，完成爆破之后可以將所得零碎圍巖填充到采空區(qū)域。若是不存在采空區(qū)，可以將15kW電耙耙入下側(cè)漏斗并通過(guò)礦車運(yùn)走，形成采空區(qū)后再進(jìn)行回填，將剩余礦石通過(guò)礦車運(yùn)走。采完一個(gè)分條后可以在工作面支設(shè)排木柱，確保其安全性。

第二，此種采礦方法具有較大礦塊生產(chǎn)能力，同時(shí)損失率以及礦石的貧化較低。此種方法可以最大程度通過(guò)采空區(qū)實(shí)施填充，能夠減少?gòu)U石量，并且可以節(jié)約廢石場(chǎng)的堆放區(qū)域，能夠進(jìn)一步降低環(huán)境污染，對(duì)于閉坑之后地表植被恢復(fù)是非常有利的。但是此種方法一旦遇到不夠穩(wěn)定的頂板，那么來(lái)不及支護(hù)就會(huì)出現(xiàn)冒頂而無(wú)法生產(chǎn)。

上述三種方法的相應(yīng)控制指標(biāo)如表2所示。

表2 不同采礦方法對(duì)比情況

3 采空區(qū)的治理方式

3.1 采空區(qū)治理方案

對(duì)于礦體開采中所形成的采空區(qū)來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)全尾砂填充以及廢石充填兩種方式進(jìn)行治理。對(duì)于緩傾斜薄礦體采礦所形成的采空區(qū)治理要按照“高充低、就近充”的基本原則來(lái)進(jìn)行。

3.1.1 普通全面法采空區(qū)治理方案

要充分分析礦體的開采技術(shù)條件，若是礦體厚度控制在1m～3m且傾角＞14°的情況下，在沒(méi)有條件利用高效設(shè)備實(shí)施出礦的情況下可以通過(guò)普通全面法采空區(qū)治理方案。此種方案主要應(yīng)用在接近主要運(yùn)輸巷的舊有采孔區(qū)域，其具體實(shí)施方式為：可以在回采完成的礦房端部間隔12m設(shè)置充填井，在礦房?jī)?nèi)部設(shè)置15kW的電耙，可以利用礦車將生產(chǎn)上中區(qū)域掘進(jìn)工程所得廢石運(yùn)輸?shù)交夭山Y(jié)束的礦房上部，之后利用礦房充填井下放到礦房?jī)?nèi)部，利用電耙完成輔助搬運(yùn)填充。正常情況下充填都是從間柱位置開始，逐漸向著采空區(qū)的中間來(lái)進(jìn)行填充，將其中一個(gè)填充滿之后進(jìn)行另一個(gè)填充，確保所有的空?qǐng)龆寄軌蛱顫M，充填量要能夠達(dá)到總體礦體充填量約20%。此種采空區(qū)治理方案的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較大，充填效率相對(duì)較低并且具有較高的充填成本，只能充填完成采空區(qū)體積的近60%，所以此種治理方案只可以應(yīng)用在規(guī)模相對(duì)較小的采空區(qū)充填當(dāng)中。

3.1.2 無(wú)軌連續(xù)全面法采空區(qū)治理方案

要充分分析礦體的開采技術(shù)條件，若是礦體厚度控制在4m～8m且傾角＜14°的情況下，可以通過(guò)高效設(shè)備進(jìn)行出礦的區(qū)域來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)無(wú)軌連續(xù)全面法進(jìn)行采空區(qū)治理。該條件下所形成的采空區(qū)可以通過(guò)礦用卡車以及鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行輔助性填充，具體操作方式為：

第一，充填料來(lái)源。首先要通過(guò)周圍無(wú)軌高效設(shè)備掘進(jìn)廢石當(dāng)作充填料主體實(shí)施填充，其次要以有軌運(yùn)輸其余生產(chǎn)區(qū)域掘進(jìn)廢石當(dāng)作充填料進(jìn)行補(bǔ)充，通過(guò)有軌運(yùn)輸?shù)姆绞綄⑻盍线\(yùn)輸?shù)綗o(wú)軌運(yùn)輸區(qū)域，提升填料的完整性。

第二，具體充填方式?？梢岳肑ZC-12型礦用卡車將上述不同充填料廢石運(yùn)輸?shù)酵瓿苫夭傻牡V房進(jìn)行卸載，通過(guò)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行輔助，完成廢石的搬運(yùn)以及平場(chǎng)等操作。在開采過(guò)程中，要最大程度上確?；夭傻倪B續(xù)性，要確保兩個(gè)礦房的充填以及回采共同進(jìn)行，此種方式能夠有效控制空區(qū)暴露面積≤極限暴露面積，從而保證空?qǐng)銮闆r下落礦、出礦、搬運(yùn)以及廢石填充的安全性。另外，能夠有效防止礦房落礦以及出礦而引發(fā)的貧化問(wèn)題，從而保證整個(gè)采礦過(guò)程的高效、連續(xù)進(jìn)行。

此種采空區(qū)治理方案的勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低，具有較高的充填效率以及成本，可以充滿85%空區(qū)體積，可以很好控制采空區(qū)暴露面積以及采場(chǎng)地壓活動(dòng)，更多應(yīng)用在規(guī)模相對(duì)較大的采空區(qū)填充當(dāng)中，其充填量能夠達(dá)到80%整個(gè)礦體充填量。

3.2 充填效果分析

案例礦區(qū)采用上述采空區(qū)處理方案大體實(shí)現(xiàn)了采礦區(qū)域掘進(jìn)工程廢石的零排放，建立起了廢石和采空區(qū)治理相結(jié)合的生產(chǎn)系統(tǒng)，從而確保采空區(qū)的有效治理以及廢石的綜合利用，得到了比較好的效果，具體情況如表3所示。

表3 礦體廢石填充采空區(qū)效果

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要以某案例闡述了緩傾斜薄礦體的采礦方法，同時(shí)提出了采空區(qū)的治理方案。通過(guò)本文的介紹能夠?qū)弮A斜薄礦體采礦及治理提供一定參考和幫助，對(duì)于推動(dòng)礦產(chǎn)資源發(fā)展具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。