緩傾斜中厚破碎礦體采礦方法優(yōu)化實(shí)踐

李姜偉 楊洛飛 趙俊德 閆亞軍

摘要：隨著礦產(chǎn)資源的大量開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的礦山開(kāi)始轉(zhuǎn)向地下開(kāi)采，使得礦山地下開(kāi)采的比例越來(lái)越大。在地下開(kāi)采中，井下采空區(qū)容易失穩(wěn)，且地表堆存的尾砂也會(huì)帶來(lái)一定的安全和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，因此，充填法在礦山的應(yīng)用越來(lái)越廣，但充填采礦方法的成本相對(duì)較高。本文對(duì)緩傾斜中厚破碎礦體采礦方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：緩傾斜;破碎礦體;采礦方法

1 礦山概況

1.1 礦體地質(zhì)概況

某銅礦西礦體東西走向，傾向南，礦體傾角18。C40。，平均傾角為30。，平均銅地質(zhì)品位為2.1%。礦體走向長(zhǎng)1400C2100m，平均真厚度為7.36m。礦體東部和中下部厚度較大，西部厚度相對(duì)較小，僅3C4m。礦體屬中厚緩傾斜礦體，-300m中段以上風(fēng)化嚴(yán)重，礦體底板以下的基底巖石和長(zhǎng)石石英巖地層穩(wěn)固性良好，礦體本身穩(wěn)固性中等。礦體頂板巖石穩(wěn)固性差，部分地段很差。西礦體屬大水礦山，含水層主要分為礦體含水層及燧石白云巖含水層，礦體含水層和燧石白云巖含水層之間的"上部石英巖"為相對(duì)隔水層。在構(gòu)造裂隙發(fā)育的地段，兩含水層之間有弱-中等的水力聯(lián)系。礦體含水層正常涌水量15000m3/c：最大涌水量28000m3/c。如果對(duì)上盤(pán)白云巖含水層全面疏干，或者大面積采用崩落法開(kāi)采，塌陷導(dǎo)致和主含水層溝通，則礦坑涌水量預(yù)計(jì)為正常（雨季）30000m3/c，最大40000m3/c。

1.2 礦體采礦現(xiàn)狀

影響采礦方法選擇的主要因素是含水層和礦巖穩(wěn)固性差，考慮到排水系統(tǒng)壓力大.排水成本高及疏水周期長(zhǎng)等因素，并且礦石含銅品位較高，因此初步設(shè)計(jì)通過(guò)多方案比較，選擇采用常規(guī)的進(jìn)路充填法開(kāi)采，設(shè)計(jì)采掘比為140m3/kt，年生產(chǎn)能力為100萬(wàn)t礦石量。西礦體-300m中段以上已開(kāi)采多年，所采用的采礦方法為常規(guī)水平分層上向充填采礦法，采場(chǎng)沿走向布置，且采場(chǎng)沿走向長(zhǎng)度為60m，進(jìn)路尺寸為4.0m×4.0m（寬×高），目前采場(chǎng)生產(chǎn)能力相對(duì)較低，主要問(wèn)題是采場(chǎng)數(shù)量多，生產(chǎn)作業(yè)面多，運(yùn)輸距離長(zhǎng)，管理分散，由于礦體平緩導(dǎo)致泄水系統(tǒng)無(wú)法形成，作業(yè)環(huán)境差，設(shè)備利用率和人員效率較低，直接人均采礦效率只有2.6t/c。

2 采礦方法優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 開(kāi)拓運(yùn)輸系統(tǒng)

利用現(xiàn)有的豎井提升系統(tǒng)，采用豎井加斜坡道開(kāi)拓，-400m中段采用無(wú)軌運(yùn)輸：-500m中段采用有軌運(yùn)輸。-400m中段礦.廢石用鏟運(yùn)機(jī)及礦用卡車通過(guò)溜井轉(zhuǎn)運(yùn)至-500m有軌運(yùn)輸中段：-500m中段礦.廢石直接經(jīng)盤(pán)區(qū)溜井下放到-500m中段，由電機(jī)車運(yùn)輸?shù)截Q井，再提升至地表。

2.2 回采工藝

（1） 盤(pán)區(qū)和采場(chǎng)布置。沿礦體走向每360m劃分為一個(gè)盤(pán)區(qū)，盤(pán)區(qū)水平上劃分為2個(gè)采場(chǎng)，采場(chǎng)長(zhǎng)度180m，采聯(lián)與分段聯(lián)巷連通，布置于采場(chǎng)中間，單側(cè)長(zhǎng)度不超過(guò)100m。兩采場(chǎng)之間留3m的間柱不回采，設(shè)計(jì)采掘比為92m3/kt。中段高度100m，分段高18m，每個(gè)分段分為4個(gè)分層。

（2） 采準(zhǔn).切割。采準(zhǔn)工程布置在礦體下盤(pán)，每個(gè)盤(pán)區(qū)設(shè)1條采準(zhǔn)斜坡道，自斜坡道掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道至每個(gè)分段，然后掘進(jìn)溜井聯(lián)絡(luò)道.采礦聯(lián)絡(luò)道通達(dá)礦體。每個(gè)采場(chǎng)設(shè)1條溜井和1條充填管纜井。充填管纜井兼做回風(fēng)泄水井。采準(zhǔn).切割工程主要有采準(zhǔn)斜坡道.分段聯(lián)絡(luò)道.溜井聯(lián)絡(luò)道.采礦聯(lián)絡(luò)道.礦石溜井.充填管纜井等。

（3） 回采.出礦。采場(chǎng)自中間采礦聯(lián)絡(luò)道向采場(chǎng)兩端前進(jìn)式回采。進(jìn)路尺寸為（4.5C6.0）×4.5m（寬×高），進(jìn)路間留1m礦柱。

2.3 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

爆破落礦后，新鮮風(fēng)流經(jīng)中段巷道.采準(zhǔn)斜坡道進(jìn)人。通過(guò)設(shè)置在采準(zhǔn)斜坡道上的局扇和風(fēng)筒將新鮮風(fēng)流經(jīng)分段聯(lián)絡(luò)道.分層聯(lián)絡(luò)道.出礦巷道壓人作業(yè)工作面，污風(fēng)通過(guò)局扇經(jīng)出礦巷道.分層聯(lián)絡(luò)道和分段聯(lián)絡(luò)道和充填管纜井聯(lián)絡(luò)道壓人充填管纜井，然后排至上部回風(fēng)巷道，經(jīng)回風(fēng)井排出地表。

2.4 采場(chǎng)支護(hù)

由于礦體穩(wěn)定性差，加上優(yōu)化后的采場(chǎng)長(zhǎng)度從原來(lái)的60m優(yōu)化為180m，因此，及時(shí)有效支護(hù)是最關(guān)鍵的一環(huán)。采場(chǎng)頂板全部采用"錨桿+

錨索"支護(hù)，局部破碎地方增加鋼筋網(wǎng)。錨桿支護(hù)參數(shù)∶排間距1.0C1.2m，每排10根，長(zhǎng)度2.1m。錨索支護(hù)參數(shù)∶錨索排距2.0m，每排3C4根，長(zhǎng)度6.5m。

2.5 采區(qū)充填系統(tǒng)

地表膏體充填站→西部充填管纜井→-400m中段運(yùn)輸巷→盤(pán)區(qū)充填回風(fēng)泄水井→采聯(lián)→采場(chǎng)端部。采用膏體充填，基本沒(méi)有泄水，為采礦標(biāo)準(zhǔn)化提供了基礎(chǔ)條件。

2.6 盤(pán)區(qū)生產(chǎn)能力及設(shè)備配置

某銅礦西礦體，以盤(pán)區(qū)為單位配備大型高效鑿巖臺(tái)車，根據(jù)臺(tái)車配備鏟運(yùn)機(jī).錨桿臺(tái)車和錨索臺(tái)車，達(dá)到生產(chǎn)能力高效組合。采場(chǎng)鑿巖采用電腦版雙臂鑿巖臺(tái)車施工水平炮孔，采用裝藥車裝藥，非電爆破。爆破通風(fēng)完畢后，用撬毛車撬毛，然后由14t鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)斗容7m3，鏟運(yùn)機(jī)平均運(yùn)距200m。鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)采場(chǎng)進(jìn)路將礦石卸人礦石溜井。出礦完畢后即用錨桿.錨索臺(tái)車對(duì)頂板進(jìn)行錨桿.錨索支護(hù)，錨桿網(wǎng)度1.0m×1.0m，錨索網(wǎng)度2.0m×4.0m：每個(gè)采場(chǎng)進(jìn)路開(kāi)采完畢后進(jìn)行充填擋墻構(gòu)筑等準(zhǔn)備工作，隨后進(jìn)行膏體充填，灰砂比為1：12C1：16。按照工藝循環(huán)及設(shè)備參數(shù)測(cè)算，盤(pán)區(qū)生產(chǎn)能力單進(jìn)路回采為每天450t，年15萬(wàn)t，雙進(jìn)路以上回采為每天750t，年25萬(wàn)t。2個(gè)中段6個(gè)盤(pán)區(qū)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力120萬(wàn)t，設(shè)計(jì)比-300m中段以上常規(guī)進(jìn)路分層充填法的100萬(wàn)t年生產(chǎn)能力，提高了20%，采掘比降低42m3/kt。

3 采礦方法設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)施

3.1 大盤(pán)區(qū)設(shè)備人員的集中管理

每個(gè)盤(pán)區(qū)都有獨(dú)立的運(yùn)輸.通風(fēng).排水.充填系統(tǒng)，為了確保有足夠循環(huán)的作業(yè)面，充分發(fā)揮設(shè)備的能力，按照就近集中的原則，將6個(gè)盤(pán)區(qū)劃分為兩個(gè)大采區(qū)，各配置一套設(shè)備和人員，集中管理。

3.2 實(shí)施效果

3.2.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

根據(jù)某銅礦西礦體的開(kāi)采情況，綜合分析了2016年.2017年.2018年和2019年礦山的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，2016年-300m中段以上基本達(dá)到初步設(shè)計(jì)的產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)了年采礦量達(dá)到98.8萬(wàn)t：2017年按照優(yōu)化后的設(shè)計(jì)開(kāi)始施工，逐步投產(chǎn)，通過(guò)三年的調(diào)整，2019年達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了采礦量達(dá)到125萬(wàn)t，直接人均采礦效率達(dá)到7.5t/c，是2016年的2.8倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.2.2 設(shè)備更新?lián)Q代投資

為了提高礦山的生產(chǎn)能力，完成礦山生產(chǎn)工藝的改造，投人了大量的設(shè)備，且這些設(shè)備投資全部采用年度設(shè)備更新資金，3年總投資1800萬(wàn)美元，其中使用3年的常規(guī)年度更新資金1500萬(wàn)美元，新增投資300萬(wàn)美元，

2020年已全部收回。

結(jié)束語(yǔ)

（1） 通過(guò)對(duì)某銅礦西礦體上向分層充填采礦法的優(yōu)化，從集中管理的理念出發(fā)，將原來(lái)的采準(zhǔn)巷道平面布置改為立面布置，適當(dāng)增加生產(chǎn)系統(tǒng)工程配置，減少原采礦方法中的分段運(yùn)輸巷道，總的采掘比有所降低，實(shí)現(xiàn)了盤(pán)區(qū)獨(dú)立開(kāi)采，為設(shè)備.人員的集中管理奠定了基礎(chǔ)。

（2） 西礦體緩傾斜中厚破碎礦體受大量地下水的影響，屬難采礦體，適合采用水平分層充填采礦法。通過(guò)對(duì)采礦方法進(jìn)行優(yōu)化，并配置大型化設(shè)備，提高了資源利用率，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]王永華.張旺.張代軍.等.東部礦區(qū)開(kāi)采深度對(duì)地表移動(dòng)參數(shù)的影響規(guī)律研究[J].中國(guó)礦業(yè).2020.29（08）：133-137.

[2]寇永淵.盛佳.李向東.等.深部高應(yīng)力復(fù)雜環(huán)境特大型水平礦柱開(kāi)采方案優(yōu)化研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā).2020.40（05）：1-4.