無(wú)底柱淺孔留礦法在沙灘角銅礦的應(yīng)用

崔紅霞

（安徽正信科技有限公司）

在國(guó)內(nèi)有色金屬地下礦山開(kāi)采中，比較成熟的方法是分層崩落法、房柱法、全面法及淺孔留礦法，這些方法操作起來(lái)相對(duì)容易。但針對(duì)那些較小規(guī)模的礦體，必須采用安全和高效的采礦方法。小型礦體一般礦體厚度在1~5 m，走向長(zhǎng)度在100 m左右，連續(xù)性較差，多呈藕節(jié)狀或絲脈狀。沙灘角銅礦礦體就符合上述特征，因礦體較薄，連續(xù)性較差，如果選擇有底柱淺孔留礦法法開(kāi)采，會(huì)浪費(fèi)很多礦柱資源。

在小型地下金屬礦山開(kāi)采中，無(wú)底柱淺孔留礦法作為空?qǐng)龇ㄖ械囊环N采礦方法，應(yīng)用非常廣泛，特別是在極薄貴金屬礦床的開(kāi)采中，具有較多的應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的淺孔留礦法，它增加了出礦進(jìn)路，將底部結(jié)構(gòu)取消［1］。通過(guò)電動(dòng)裝巖機(jī)裝車，脈外巷道運(yùn)輸，降低了采礦貧化率，并使礦產(chǎn)資源回采率達(dá)到90%以上，為此，沙灘腳銅礦多回采礦石2萬(wàn)t（減少底柱壓礦）。

1 無(wú)底柱淺孔留礦法概述

在我國(guó)地下金屬礦山中，淺孔留礦法被廣泛應(yīng)用。其開(kāi)采技術(shù)條件：具有較小的礦體厚度，傾角為60~85°。具有相對(duì)穩(wěn)定的礦巖和單一的產(chǎn)狀，無(wú)自然性的礦體和結(jié)塊現(xiàn)象出現(xiàn)。通過(guò)應(yīng)用這種采礦方法，在使作業(yè)條件得到有效改善的同時(shí)，也能使礦山的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)能力大幅提升［2］。無(wú)底柱淺孔留礦法進(jìn)一步拓展和改進(jìn)了淺孔留礦法，相比于改進(jìn)前，增加了出礦進(jìn)路，將底部結(jié)構(gòu)取消。同時(shí)，通過(guò)脈外巷道運(yùn)輸和電動(dòng)裝巖機(jī)進(jìn)行裝車，能使采礦貧化率降低，并且使礦體的生產(chǎn)效率和回采率提高［3-4］。在小型地下金屬礦山的開(kāi)采中，其應(yīng)用非常廣泛（無(wú)底柱淺孔留礦法示意圖見(jiàn)圖1）。

2 礦山概況

安徽省南陵縣沙灘角銅礦屬于小型地下金屬礦山，生產(chǎn)能力約60 000 t/a。在礦山范圍內(nèi)，有3條隱伏礦脈被探明，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦體，Ⅰ號(hào)礦體分布于36~45線，Ⅱ號(hào)礦體見(jiàn)礦于37，41，42，44線。因此形成數(shù)個(gè)生產(chǎn)中段。銅礦石品位為1.15%~3.5%，資源價(jià)值可觀。目前，大部分中段已經(jīng)基本采空，回采作業(yè)主要是在-80 m中段進(jìn)行。礦區(qū)巖石為大面積花崗閃長(zhǎng)巖和接觸帶矽卡巖，礦體底板為大理巖，近地表淺部巖石風(fēng)化、蝕變，裂隙發(fā)育；深部巖石趨于新鮮，蝕變減弱，裂隙發(fā)育程度降低，抗壓、抗剪強(qiáng)度高。礦山目前通過(guò)技改后開(kāi)拓、開(kāi)采最低標(biāo)高為-205 m，距地表深約350 m。礦區(qū)工程地質(zhì)巖組主要為半堅(jiān)硬—堅(jiān)硬的碳酸鹽類、花崗閃長(zhǎng)巖和矽卡巖，根據(jù)調(diào)查，井巷內(nèi)尚無(wú)坍塌、冒頂現(xiàn)象發(fā)生，工程地質(zhì)巖組穩(wěn)固性良好，僅矽卡巖與花崗閃長(zhǎng)巖接觸帶之間有較薄的軟弱結(jié)構(gòu)面。

礦脈中的裂隙導(dǎo)水是礦井水主要的來(lái)源。因?yàn)榈V區(qū)內(nèi)的出露地層多為泥灰?guī)r、泥巖等，具有良好的隔水效果。同時(shí)，本礦為金屬礦。礦體賦存標(biāo)高+77~-255 m，大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面+50 m以下。礦區(qū)含水巖組主要為三疊系南陵湖、東馬鞍山組巖溶水及花崗閃長(zhǎng)巖接觸帶之矽卡巖裂隙水，沙灘角銅礦地質(zhì)勘探時(shí)曾進(jìn)行抽水試驗(yàn)等專項(xiàng)水文地質(zhì)工作，因周邊較小銅礦井政策性關(guān)停，礦井下不再排水，使得礦井水通過(guò)裂隙對(duì)沙灘角銅礦井下水力補(bǔ)充，礦井用水量加大，水文地質(zhì)條件屬于中等復(fù)雜類型。

長(zhǎng)期以來(lái)，礦山在開(kāi)采淺部資源過(guò)程中就出現(xiàn)了因?yàn)榱粼O(shè)底部礦柱結(jié)構(gòu)造成壓礦，以及放礦漏斗因爆破效果差造成大塊礦石堵塞漏斗的問(wèn)題。

3 無(wú)底柱淺孔留礦法在開(kāi)采中的應(yīng)用

為了使堵塞漏斗和底部結(jié)構(gòu)對(duì)資源消耗過(guò)大的問(wèn)題得到有效解決［1］，采用了無(wú)底柱淺孔留礦法，同時(shí)取消底部結(jié)構(gòu)。

（1）采準(zhǔn)切割。在應(yīng)用無(wú)底柱淺孔留礦法的過(guò)程中，需要將出礦進(jìn)路增設(shè)在礦房底部，并聯(lián)接好脈外平巷。采準(zhǔn)切割的步驟：沿脈運(yùn)輸平巷沿著礦體分布，在礦塊的兩側(cè)，掘進(jìn)人行天井，并每隔5 m左右，將相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)通道鑿出。在沿脈運(yùn)輸巷內(nèi)每隔6 m，將出礦進(jìn)路掘出。最后，在礦塊底部，掘出拉底平巷。通過(guò)以上步驟可知：采準(zhǔn)切割工程主要包括沿脈運(yùn)輸平巷、人行天井、出礦進(jìn)路以及拉底平巷。為了保障有效開(kāi)采，需要與實(shí)際情況相結(jié)合，確定采切工程量。

（2）回采工藝?；夭晒に囋跍\孔留礦法中是非常簡(jiǎn)單的，通常是采用淺眼爆破的方式進(jìn)行。在聯(lián)絡(luò)巷中鑿巖，同時(shí)以拉底平巷為自由面，向上回采。回采流程主要涵蓋以下方面：一是鑿巖，依據(jù)之字型或梅花形排布；在鑿巖過(guò)程中，與礦體邊界相結(jié)合，控制采場(chǎng)的寬度，使采礦貧化率進(jìn)一步降低。二是爆破，將乳化炸藥加入到開(kāi)鑿出的炮眼中，采用分段起爆的方式，利用毫秒延期電雷管進(jìn)行?？湛谔幪钊谀?，同時(shí)炮孔采用60%~70%的裝藥系數(shù)。三是通風(fēng)，在完成爆破后，可以采用局扇壓入式通風(fēng)，逐一排除爆破的煙塵；將新鮮的空氣由采場(chǎng)一側(cè)的順路天井引入，通過(guò)另一側(cè)的天井在上中段回風(fēng)巷排出污風(fēng)；通常情況下，控制30 min左右的通風(fēng)時(shí)間。四是局部放礦，利用礦石的自重，在每一次爆破后，可以從出礦橫巷中，將約30%的礦石放出，為作業(yè)面留出約2 m的作業(yè)空間；同時(shí)，為了將平場(chǎng)工作量減少，工作人員需要在出礦前進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)，檢查爆堆高度與實(shí)際高度相結(jié)合，確定每一個(gè)出礦橫巷放出的礦石量；在結(jié)束整個(gè)回采流程后，則需全部釋放礦房?jī)?nèi)的礦石；在放礦前，應(yīng)全面檢查礦石，為降低安全隱患，必須確認(rèn)好沒(méi)有其他工作人員時(shí)，才可進(jìn)行放礦。五是撬頂平場(chǎng)，作業(yè)人員在結(jié)束局部放礦后，需要再次進(jìn)入采場(chǎng)，全面檢查作業(yè)面，為保證作業(yè)面的安全，對(duì)上下盤(pán)上頂板進(jìn)行全面的檢查，再通過(guò)手工操作，平整工作面礦石堆的表面，然后才能進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)的鑿巖作業(yè)。

（3）技術(shù)優(yōu)勢(shì)。無(wú)底柱淺孔留礦法相比于以往的淺孔留礦法，無(wú)需設(shè)置底柱?？赏ㄟ^(guò)增加回收礦柱，將礦產(chǎn)資源的貧化和損失降低，進(jìn)而使回采率提升，提高勞動(dòng)效率。同時(shí)，因?yàn)椴捎玫氖敲}外運(yùn)輸平巷出礦，具有極高的安全性，能使生產(chǎn)和安全之間的矛盾得到有效解決［4］。

沙灘角銅礦采用無(wú)底柱淺孔留礦法開(kāi)采，近5 a來(lái)，作業(yè)安全、高效，礦石貧化率保持在5%左右。期間雖因?yàn)榈V山企業(yè)改制等因素經(jīng)歷停產(chǎn)、開(kāi)采再停產(chǎn)等情況，但是，該礦開(kāi)采成本均保持較好的水平，數(shù)十年來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)重大安全生產(chǎn)事故。

4 結(jié)論

沙灘腳銅礦深部資源比較緊張，后續(xù)正在跟進(jìn)探礦工作。2#礦體賦存在-125 m，開(kāi)采總礦石資源量約15 t。采用無(wú)底柱淺孔留礦法開(kāi)采后，礦石回采率達(dá)到90%以上，多回收礦石資源約2萬(wàn)t。利用礦體自然不連續(xù)的藕節(jié)部分做分隔礦柱，圍巖和礦體的穩(wěn)固性得到有效保證。通過(guò)實(shí)踐證實(shí)，將無(wú)底柱淺孔留礦法應(yīng)用到該礦的開(kāi)采過(guò)程中，優(yōu)勢(shì)非常顯著，主要總結(jié)如下。

（1）不設(shè)底柱，增加了對(duì)礦柱的回收，大大提高了礦石回收率，提高了資源的利用率，降低了損失和貧化，可充分回收地下資源。

（2）進(jìn)路采用裝巖機(jī)出礦，提高了出礦的機(jī)械效率，加快了出礦速度。

（3）取消了劈漏復(fù)雜的工藝過(guò)程，直接拉底，施工工藝簡(jiǎn)單，工人易于掌握。

（4）脈外運(yùn)輸平巷出礦，安全性高，解決了安全、運(yùn)輸和生產(chǎn)的矛盾。