急傾斜礦體多層礦聯(lián)合開(kāi)采的實(shí)踐

陳能海，陳能飛

(廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530022)

1 地質(zhì)概況與開(kāi)采技術(shù)條件

廣西大新錳礦床位于廣西大新縣下雷鎮(zhèn)境內(nèi)，礦區(qū)為一向東傾斜的復(fù)式向斜構(gòu)造，褶皺強(qiáng)烈，斷層繁多，嚴(yán)重破壞了礦層的形態(tài)，礦層產(chǎn)狀北翼平緩，多為傾斜至急傾斜礦體，南翼大多為比較集中的急傾斜礦體，全礦礦體傾角為幾度至80(°)，甚至陡立。整個(gè)礦區(qū)礦體總長(zhǎng)約5 500 m，寬600～1 400 m，埋深0～300 m。其中西北部片區(qū)礦體傾角為幾度至86(°)之間。

大新錳礦系大型淺海相沉積型錳礦床，由于長(zhǎng)期風(fēng)化作用而形成淺部氧化帶和深部原生帶兩部分。礦體呈層狀，共3層，層位穩(wěn)定，其間有3層夾層，自下而上稱Ⅰ礦層、夾一、Ⅱ礦層、夾二、Ⅲ礦層。整個(gè)礦床為近東西走向的向斜構(gòu)造，向斜西端昂起，昂起端南北兩翼連續(xù)出露地表，東西長(zhǎng)9 km，南北寬2～2.5 km。

礦層賦存在上泥盆統(tǒng)榴江組泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖等過(guò)渡巖相內(nèi)。屬沉積碳酸錳礦床，近地表為氧化錳礦。錳礦層共有3層，錳礦層產(chǎn)狀與圍巖一致呈層狀產(chǎn)出，層位穩(wěn)定。自上而下為Ⅲ礦層0.49～1.68 m，夾二0.5～1.0 m，一般0.4～0.5 m；Ⅱ礦層1.74～2.69 m，夾一2～10 m；Ⅰ礦層1.52～1.79 m。Ⅲ礦層直接頂板為硅質(zhì)巖，一般厚0.05～0.3 m，往上為硅質(zhì)灰?guī)r、泥巖；Ⅰ礦層直接底板為泥質(zhì)灰?guī)r、夾泥質(zhì)巖。礦石為碳酸錳礦f=10～15較穩(wěn)固。Ⅲ礦層頂板、Ⅰ礦層底板f=10，屬中等穩(wěn)固。地表為開(kāi)采露天采場(chǎng)，允許地表塌落[1]。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

大新錳礦自2013年至2021年先后在西北部340中段、310中段對(duì)急傾斜礦體進(jìn)行了淺孔留礦法試驗(yàn)開(kāi)采，實(shí)驗(yàn)區(qū)域礦體傾角45(°)～85(°)，平均傾角約為50(°)，夾一厚度3～7 m，采用淺孔爆破落礦淺孔留礦法進(jìn)行試驗(yàn)，Ⅰ礦與Ⅱ、Ⅲ礦分采，Ⅱ、Ⅲ礦與夾二混采，Ⅱ、Ⅲ礦一次采全厚。采用YT-26、YT-28氣退式鑿巖機(jī)鑿巖、淺孔爆破落礦、振動(dòng)放礦、電耙出礦的出礦方式。礦塊沿走向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)度60 m，寬度20～45 m，其中礦房寬度30 m(中對(duì)中)，回采跨度20 m，礦房中間留不規(guī)則點(diǎn)柱，沿走向底部礦柱寬4 m，間柱3 m。采場(chǎng)沿走向采用后退式回采，先采遠(yuǎn)處后采近處，傾向方向從下往上推進(jìn)。

3 存在問(wèn)題

試驗(yàn)取得了一些經(jīng)驗(yàn)，也暴露了一些問(wèn)題，主要是以下幾點(diǎn)問(wèn)題：①斷層褶皺地方頂板圍巖不穩(wěn)定,冒落過(guò)快；②礦體傾角突然減小后，礦體下沉導(dǎo)致礦石損失率和貧化率超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)；③空區(qū)頂板冒落對(duì)出礦及后續(xù)采礦、裝藥爆破造成一定的安全威脅；④夾一很薄，采了上層后，下層開(kāi)采難度加大，對(duì)下層開(kāi)采有很大的安全威脅。

4 采礦方法優(yōu)化

為了解決開(kāi)采下層時(shí)面臨的安全威脅、采空區(qū)頂板冒落對(duì)人員造成的隱患，為了提高回采率降低貧化率，設(shè)計(jì)采用上下分層同時(shí)起爆、同時(shí)推進(jìn)，即采Ⅱ、Ⅲ礦，同時(shí)推進(jìn)Ⅰ礦。但同時(shí)要注意放礦量一定要控制好，不能放得太空，放空后會(huì)導(dǎo)致頂板大面積來(lái)壓，預(yù)留礦石支撐頂板壓力，下層留出不規(guī)則點(diǎn)柱數(shù)量多于上層?；夭山Y(jié)束后，再同時(shí)出礦，上下兩層的礦房同時(shí)出礦，礦房回采過(guò)程中人員只能從人行上山最高的聯(lián)絡(luò)道進(jìn)出，不能從下方聯(lián)絡(luò)道出入。

采場(chǎng)采用YT-28氣退式鑿巖機(jī)鑿巖、淺孔爆破落礦、振動(dòng)放礦、電耙出礦的出礦方式，局部錨網(wǎng)支護(hù)管理頂板，頂板自然冒落充填空區(qū)，局部通風(fēng)機(jī)提供采場(chǎng)新鮮風(fēng)流。通過(guò)采礦方法的合理應(yīng)用及采礦順序的同時(shí)推進(jìn)，探索出了適合礦山急傾斜礦體多層礦聯(lián)合開(kāi)采的安全可靠的采礦方法。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，現(xiàn)在礦山西北部片區(qū)運(yùn)用此采礦方法已經(jīng)取得了顯著效果[2-3]。

4.1 工程布置

該區(qū)域上下相鄰中段沿脈運(yùn)輸大巷垂直高差一般在30 m左右，礦體斜長(zhǎng)在20～45 m范圍，采場(chǎng)是沿著沿脈運(yùn)輸大巷每60 m左右范圍劃分為一個(gè)采場(chǎng)，一個(gè)采場(chǎng)視情況分2～3個(gè)礦房，在下一水平的沿脈運(yùn)輸大巷上選擇合適的位置開(kāi)平底漏斗，平底漏斗一般選擇在頂板圍巖較為完好、斷層較少的地方，電耙道與主巷平行施工。平底漏斗沿著礦體真傾向方向施工，電耙道沿著礦體走向施工。沿著電耙道方向每間隔20～30 m(中對(duì)中)施工一條上山作為人行上山，上山兩側(cè)施工聯(lián)絡(luò)道，每間隔6 m(中對(duì)中)施工一對(duì)聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)絡(luò)道深度5 m。當(dāng)上山及聯(lián)絡(luò)道施工完成后，搭設(shè)平臺(tái)，每間隔7 m左右搭設(shè)一個(gè)平臺(tái)，相鄰兩個(gè)平臺(tái)之間梯子左右錯(cuò)位搭設(shè)，平臺(tái)嚴(yán)禁一條龍從上到下。礦房回采時(shí)人員只能從最上一個(gè)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)出，照明線、風(fēng)水管也從最上聯(lián)絡(luò)道接入，采切巷道不支護(hù)，局部不穩(wěn)定段使用錨網(wǎng)支護(hù)。采場(chǎng)上下兩層結(jié)構(gòu)相同，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)和A-A剖面示意如圖1～2所示。

1 上水平穿脈巷；2 不規(guī)則礦柱；3 人行聯(lián)絡(luò)道；4 人行上山；5 間柱；6 底柱；7 下水平穿脈巷；8 電耙道；9 底柱

1 上水平穿脈巷；2 上層礦體；3 上水平沿脈運(yùn)輸巷；4 上層礦體；5 上層拉底工作面；6 下層拉底工作面；7下水平穿脈巷；8 下層電耙道；9 上層電耙道

4.2 回采順序

回采順序均采用后退式回采，沿傾向至下而上回采，沿走向以平底漏斗最近，多個(gè)礦房時(shí)從遠(yuǎn)到近回采。

4.3 回采工藝

1)采場(chǎng)鑿巖

排險(xiǎn)到位后，選擇合適的站位，采用YT-28氣退式鑿巖機(jī)在拉底幫壁布置平行鉆孔，炮孔方位與拉底的夾角在30(°)～60(°)之間，炮眼平行布置，炮孔深度2.5～3 m,孔徑38 mm，炮眼排距0.8 m，炮眼間距1.0 m；上下兩層礦體均同時(shí)布置好炮眼。

2)采場(chǎng)爆破

炮眼孔打完后，礦房先暫停放礦，上下兩層礦體炮眼一次爆破，采用2#巖石乳化炸藥，20 m毫秒塑料導(dǎo)爆雷管，雙藥包雙回路一次起爆，每孔裝4節(jié)炸藥[4]。

3)采場(chǎng)出礦

采用 2JPB-22、2JPB-30雙卷筒電耙出礦，經(jīng)電耙道轉(zhuǎn)運(yùn)至平底漏斗，裝入2 m3礦車，電機(jī)車轉(zhuǎn)運(yùn)至中段吊車場(chǎng)，由吊車場(chǎng)提升至地面，上下兩個(gè)分層均控制好出礦量，出礦量不能大于1/3。

4)礦柱回收

每個(gè)礦房間的人行上山兩側(cè)礦柱厚度3 m左右,礦房之間留連續(xù)礦柱均不回收，根據(jù)這些年用淺孔留礦法回采的觀察統(tǒng)計(jì)，在礦房放礦完畢后半個(gè)月內(nèi)會(huì)自然垮塌，電耙道兩側(cè)的底柱在回采完畢一個(gè)采場(chǎng)時(shí)立即后退式回收，礦房間連續(xù)礦柱不回收。

5)頂板管理及空區(qū)處理

頂板一般不支護(hù)，局部地點(diǎn)采用錨網(wǎng)支護(hù)，空區(qū)自然冒落充填空區(qū)。

4.4 采場(chǎng)通風(fēng)

新鮮風(fēng)流由下中段主巷進(jìn)入平底漏斗，經(jīng)人行上山聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入礦房，進(jìn)入采場(chǎng)礦房后污風(fēng)經(jīng)上回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入上中段主回風(fēng)道，主回風(fēng)大巷風(fēng)由主扇風(fēng)機(jī)經(jīng)過(guò)專用回風(fēng)巷抽出地表。當(dāng)人行上山不通上中段自然風(fēng)壓不足時(shí)，采用11 kW局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

4.5 采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：①炸藥的平均單耗為0.18 kg/t；②采礦的貧化率為16%；③采礦損失率為23%；④Ⅰ礦采空區(qū)平均高度為2.1 m；⑤Ⅱ、Ⅲ礦采空區(qū)平均高度為3.5 m；⑥每工班采礦工效為16 t；⑦采切比為140 m/kt。

5 結(jié) 論

大新錳礦多年來(lái)采用淺孔留礦法開(kāi)采急傾斜礦體，積累了較好的采礦實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)上取得了一些突破，在經(jīng)濟(jì)上取得了較好的成果。特別是在多層礦聯(lián)合開(kāi)采時(shí)，該方法具有以下特點(diǎn)：①Ⅰ礦與Ⅱ、Ⅲ礦分采，貧化率可以有效控制；②淺孔爆破落礦、電耙出礦工藝，預(yù)留相同高度位置的礦量，安全性較高；③上下分層同時(shí)推進(jìn)，采礦效率較高；④上下分層同時(shí)準(zhǔn)備好采切，工程施工有一定的難度，上下分層同時(shí)作業(yè)，爆破警戒有一定的難度；⑤采準(zhǔn)切割布置較少，采切比及采礦成本偏低；⑥該采礦方法適用于急傾斜礦體、急傾斜礦體多層礦聯(lián)合開(kāi)采[5]。

該采礦方法在大新錳礦西北部礦區(qū)已經(jīng)推廣使用，效益上取得了較好的成果，值得推廣應(yīng)用。