中深孔采礦法在新田嶺鎢礦獨(dú)立小礦體開采的應(yīng)用研究

朱先鋒

(湖南新田嶺鎢業(yè)有限公司，湖南 郴州市 423000)

湖南新田嶺鎢業(yè)有限公司是一家成立于2008年的大型國有礦山，礦山既有儲量百萬噸以上的規(guī)則大礦體，也有很多儲量幾萬噸、十幾萬噸的零散小礦體。礦山現(xiàn)在主要開采304，211兩個儲量百萬噸以上的大礦體，采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法，而對于獨(dú)立、分散的小礦體原采用淺孔留礦法回采，后因突出的頂板安全問題被淘汰。如何安全、經(jīng)濟(jì)、高效地回采這些獨(dú)立小礦體，實(shí)現(xiàn)大礦體、小礦體兼采的可持續(xù)發(fā)展，是亟需研究的課題。為此，在該礦井下415中段選取304N12獨(dú)立小礦體為回采對象，采用中深孔采礦方法進(jìn)行采切設(shè)計試驗(yàn)，并在有軌系統(tǒng)中靈活應(yīng)用無軌設(shè)備進(jìn)行采掘施工，最終實(shí)現(xiàn)低成本、安全、高效回采。

445分段石門16-304N12礦體產(chǎn)于花崗巖中，受灰?guī)r捕虜體的控制，灰?guī)r捕虜體大部分已蝕變成矽卡巖，矽卡巖f系數(shù)10～14。礦體為走向NE，平面上為條帶狀，傾向西，傾角75°～90°。礦體最高標(biāo)高459m，最低標(biāo)高414m，礦體厚度為9.5m～15.4m，平均厚度13m。111b級礦石量為8.2萬t，平均品位0.297%。

該礦體上部為445分段，這個分段是一個無軌分段，平巷直通地表，巷道規(guī)格3.5m×3.5m（三心拱），無軌設(shè)備可以順利出入。445分段的石門16離礦體約36m，離主回風(fēng)巷110m，礦體200m范圍內(nèi)有445～415分段溜井。礦體下部是415中段（＋419m）。415中段的2#主巷14#穿離礦體約50m，2#主巷為主運(yùn)輸巷直通北部溜礦井（415～340中段），運(yùn)輸距離約350m。415中段平巷直通地表，巷道最小規(guī)格2.6m×2.8m（三心拱），2m3鏟運(yùn)機(jī)可以在拆除架線的情況下臨時出入。

1 采礦設(shè)計

1.1 采礦方法選擇

304N12礦體雖然很小，但是相對規(guī)整，厚度在13m左右，礦體傾角75°～90°，屬急傾斜礦體，礦巖穩(wěn)固。結(jié)合地質(zhì)資料，采用沿走向布置分段鑿巖階段空場嗣后充填法，與厚大礦體一樣采用中深孔爆破回采。

1.2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場寬度為礦體厚度，寬約13m，長度為礦體延伸長度約66m。回采范圍425m～455m，共設(shè)425m、440m 2個分層，分層高度15m。為合理布置工程，充分利用現(xiàn)有工程，減少采掘比，425m底部分層采用419m～425m上向斜坡道連接；440m分層采用445m～440m下向斜坡道連接；采用單側(cè)裝礦進(jìn)路加塹溝底部結(jié)構(gòu)。礦房一端部布置425m～419m的小溜井，負(fù)責(zé)掘進(jìn)出渣及后期出礦；一端布置440m～425m人行（回風(fēng)）天井聯(lián)通上下2個分層。切割槽布置在礦體北部末端，切割天井靠裝礦進(jìn)路側(cè)布置。

1.3 采切工程布置與施工

采準(zhǔn)工程主要有區(qū)域斜坡道、分段平巷、出礦進(jìn)路、分段鑿巖巷道、人行（回風(fēng)）天井、溜井等；切割工程主要有塹溝平巷、切割橫巷、切割天井等。采切工程完成后，巷道實(shí)測結(jié)果如圖1所示。

圖1 采切工程實(shí)測

掘進(jìn)施工采用YT-28鉆機(jī)，出渣聯(lián)合采用有軌耙?guī)r機(jī)及無軌1m3鏟運(yùn)機(jī)、2m3鏟運(yùn)機(jī)。445分段為無軌分段，采用2m3鏟運(yùn)機(jī)鏟渣至445?415溜井，再用0.75m3固定式礦車振動放礦運(yùn)出地表。415中段的出礦平巷及斜坡道的前20m、鏟運(yùn)機(jī)倒車硐室采用有軌耙?guī)r機(jī)配0.75m3固定式礦車出渣；倒車硐室形成后的斜坡道以及出礦平巷，掘進(jìn)采用1m3鏟運(yùn)機(jī)配0.75m3固定式礦車出渣。溜井形成后，裝礦進(jìn)路、塹溝、天井等掘進(jìn)出渣采用2m3鏟運(yùn)機(jī)鏟裝至溜井，再采用0.75m3固定式礦車振動放礦運(yùn)出地表。為實(shí)現(xiàn)無軌設(shè)備與有軌設(shè)備的無縫對接，應(yīng)考慮好鏟運(yùn)機(jī)倒車硐室以及裝載點(diǎn)的巷道高度，需確保裝渣點(diǎn)的巷道長度、高度以及底板水平，以及與有軌架線的安全距離。

2 回采工藝

2.1 鑿巖

在塹溝、鑿巖平巷內(nèi)采用 YGZ-90 型鑿巖機(jī)施工上向扇形中深孔，孔徑 65mm，排距1.3m，孔底距 1.8m～2.0m；回采前，將切割天井拉開形成切割槽，切割槽施工上向垂直孔，排距1.2m，孔底距 1m。該礦山厚大礦體鑿巖爆破采用排距 1.5m，孔底距 2.2m～2.4m。而此礦體設(shè)計因?yàn)闆]有高大溜井，沒有破碎硐室及破碎設(shè)備，且出礦設(shè)備為0.75m3固定式礦車。為控制大塊率，減少二次破碎，保證出礦效率，特意降低了孔底距。

2.2 爆破

炮孔打完后，以切割井為自由面爆破切割槽，以切割槽為自由面?zhèn)认蛘疟?，單分段分次爆破或多分段同時爆破。每次爆破半個切割槽，2個分層的切割槽分2次爆完。每分層正排爆破不超過5排，上分層超前下分層2～3排。采用乳化炸藥人工裝藥，非電導(dǎo)爆管雷管微差起爆。

2.3 通風(fēng)安全

掘進(jìn)采用2×11 kW對旋軸流式風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，風(fēng)筒跟進(jìn)工作面。采場通風(fēng)，新鮮風(fēng)流從斜坡道，經(jīng)分段平巷及各裝礦進(jìn)路，到達(dá)掘進(jìn)或出礦工作面，清洗工作面后的污風(fēng)，通過切割回風(fēng)天井或人行回風(fēng)天井匯入440分層再到445回風(fēng)平巷，然后經(jīng)回風(fēng)井抽出地表。

2.4 出礦

采場出礦采用2m3鏟運(yùn)機(jī)從各裝礦進(jìn)路鏟運(yùn)至溜井，下部采用0.75m3固定式礦車振動放礦，再由電機(jī)車運(yùn)至中段北部415?340溜礦井。由于中段溜井有一個大的環(huán)形車場，為提高出礦效率，可以安排2～3輛電機(jī)車同時出礦。

2.5 采空區(qū)處理

由于該礦體回采率較高，充填回采剩余礦石的成本太高，不宜回收，因此采用全尾砂低強(qiáng)度膠結(jié)充填。充填僅處理采空區(qū)地壓，不考慮余礦回采。

2.6 采礦技術(shù)指標(biāo)

該礦房采切工程總量902m，崩落礦石量74000t，千噸采掘比12.2%，損失率9.8%，貧化率9.3%。本礦房與礦山厚大礦體在不同孔網(wǎng)參數(shù)下的爆破經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比情況見表1。

表1 爆破經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比情況

爆破效果對比：厚大礦體礦房出礦過程中，在裝礦進(jìn)路出現(xiàn)大塊堵塞懸拱4次，處理大塊懸拱風(fēng)險高、施工困難，且嚴(yán)重影響出礦效率；而試驗(yàn)礦房未出現(xiàn)大塊堵塞懸拱現(xiàn)象，出礦比較順暢。試驗(yàn)采場整個施工過程中的設(shè)備運(yùn)行、運(yùn)輸、通風(fēng)系統(tǒng)都與整個工區(qū)的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)緊密結(jié)合，掘進(jìn)和出礦效率都比較高。

2.7 機(jī)械設(shè)備使用效率

采切工程采用2臺YT28氣腿鑿巖機(jī)同時施工，每臺鑿巖機(jī)月進(jìn)尺60m，7個多月完成了全部采切工程。兩臺YGZ-90 型鑿巖機(jī)同時施工，臺班效率40m/班，不到3個月完成了全部15300m炮孔進(jìn)尺。出礦采用一臺2m3鏟運(yùn)機(jī)出礦，300t/班（一天2個班），16000t/月，不到5個月采場礦石全部出完。全公司月供礦10萬t，這個中深孔小采場可提供近1/5的礦源。

2.8 優(yōu)、缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)。獨(dú)立小礦體采用中深孔采礦方法，并配合應(yīng)用鏟運(yùn)機(jī)出渣、出礦，與淺孔采礦方法相比，人員不用暴露在采空區(qū)下作業(yè)，提升了本質(zhì)安全；靈活應(yīng)用不同規(guī)格的鏟運(yùn)機(jī)和不同的鏟裝形式，實(shí)現(xiàn)了無軌設(shè)備在有軌環(huán)境的無縫銜接，減少了很多系統(tǒng)改造工程，縮短了施工工期，提高了出礦效率。同時，充分利用了礦山現(xiàn)有的溜運(yùn)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及機(jī)械設(shè)備，從而大大降低采掘比，提高設(shè)備利用率；優(yōu)化了孔網(wǎng)參數(shù)，減少了二次破碎設(shè)施、設(shè)備投入，也降低了二次爆破的安全風(fēng)險。

（2）缺點(diǎn)。不是所有的獨(dú)立小礦體都能采用中深孔采礦方法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效回采。除了對礦體的地質(zhì)情況（如礦巖穩(wěn)定、傾角等）有要求外，降低采掘比實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開采，礦體周邊必須要有可利用的系統(tǒng)工程，如溜運(yùn)系統(tǒng)或通風(fēng)系統(tǒng)；采用鏟運(yùn)機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效開采，現(xiàn)有巷道尺寸必須具備基本出入要求或不需要大的系統(tǒng)改造。

3 結(jié)語

中深孔采礦方法在新田嶺鎢礦獨(dú)立小礦體開采中的應(yīng)用是一次探索和試驗(yàn)。本次試驗(yàn)的成功為新田嶺礦今后獨(dú)立、分散小礦體的回采提供了技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)貧富兼采的可持續(xù)發(fā)展指明了方向。中深孔采礦方法在獨(dú)立小礦體中的靈活應(yīng)用對類似礦山有很好的借鑒意義。