急傾斜礦體控制礦房圍巖冒落方法探討

凌 南

(廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530200)

1 地質(zhì)概況與開采技術(shù)條件

廣西大新錳礦位于廣西大新縣境內(nèi)，礦區(qū)220中段12勘探線至16勘探線礦體為急傾斜礦體，礦體傾角為幾度至90(°)。礦體總長(zhǎng)約730 m，礦體厚度7.3～10.2 m。

大新錳礦礦區(qū)220中段12勘探線至16勘探線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2層夾層，自下而上稱Ⅰ礦層、夾一、Ⅱ礦層、夾二、Ⅲ礦層。

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：①Ⅲ礦層1.49～1.68 m，夾二0.5～1.0 m，一般0.4～0.5 m；②Ⅱ礦層1.74～2.69 m，夾一2～10 m；③Ⅰ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為10～15，較穩(wěn)固。Ⅲ礦層頂板、Ⅰ礦層底板f為10，屬中等穩(wěn)固。地表為開采露天采場(chǎng)，允許地表塌落。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

大新錳礦自2016年起在中部220中段對(duì)急傾斜中厚礦體進(jìn)行了開采，中深孔分段崩礦留礦法[1]，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦層礦石與夾一、夾二混采。YP-28鉆機(jī)鑿巖、YGZ-90型鉆機(jī)在鑿巖中段鑿垂直向上扇形中深孔、電耙出礦的配套方式。礦塊沿走向布置，長(zhǎng)度60 m，寬度9.5 m，高度60 m，分3層鑿巖道鑿垂直向上扇形中深孔，間柱7 m。沿走向采用后退式回采，礦房回采周期約3個(gè)月。

在采礦過程中暴露了一些問題，主要是上盤圍巖過快地冒落，礦石貧化率超過設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3 采礦工藝優(yōu)化

為了減少廢石混入率，設(shè)計(jì)在礦房中間位置增加一個(gè)從上分層至頂板的5 m厚間柱，減小采空區(qū)面積，延遲采空區(qū)圍巖冒落。中深孔分段崩礦，漏斗受礦電耙出礦，圍巖自然冒落充填空區(qū)。通過礦房礦柱的合理布置，延遲采空區(qū)圍巖冒落，以探索適合本礦山急傾斜中厚礦體的采礦方法。

礦區(qū)220中段12勘探線至16勘探線礦體為急傾斜中厚礦體，傾角達(dá)70(°)～90(°)，一般傾角約為80(°)，厚7.3～10.2 m，平均厚9.5 m。雖然礦層頂?shù)装宓膰鷰r均為穩(wěn)固性巖石,但頂板圍巖裂隙較發(fā)育；另外,在小褶皺構(gòu)造的核部或者斷層附近受構(gòu)造力的影響,巖層節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，易發(fā)生塌落。設(shè)計(jì)主要針對(duì)北部礦段的急傾斜中厚礦體，采礦方法為中深孔分段崩礦留礦法。

3.1 工程布置

①在礦房?jī)蓚?cè)使用反井鉆進(jìn)分別掘進(jìn)人行天井；②安裝溜井振動(dòng)漏斗；③利用人行天井掘進(jìn)下中上層鑿巖道、切割槽、聯(lián)絡(luò)道、探礦穿等；④根據(jù)下層鑿巖道測(cè)量收方再設(shè)計(jì)電耙道，電耙道離軌面高6 m，確定電耙道位置后，掘進(jìn)短溜井，安裝振動(dòng)漏斗及格篩；⑤掘進(jìn)電耙道及漏斗；⑥利用分段法鑿進(jìn)切割天井；⑦用YGZ-90型鉆機(jī)在鑿巖中段鑿垂直向上扇形中深孔，再以切割天井為自由面進(jìn)行中深孔爆破落礦。采場(chǎng)礦塊縱投影見圖1，礦塊剖面見圖2。

1 電耙道；2 漏斗；3 鑿巖道；4 切割天井；5 人行井；6 礦柱

圖2 采場(chǎng)礦塊剖面

3.2 回采順序

沿走向單側(cè)后退式回采。

3.3 回采工藝

1)采場(chǎng)鑿巖，采用YGZ-90型鉆機(jī)在3層鑿巖道分別鉆鑿垂直向上扇形中深孔，孔徑65 mm，炮眼排距離1.7 m，孔底距1.7 m；切割槽平行切割天井鉆鑿垂直向上中深孔，孔徑65 mm，炮眼排距離1.2 m，孔底距1.2 m。

2)采場(chǎng)爆破，采用BQF-100型裝藥器裝硝銨粉狀炸藥[2]，以切割天井為自由面。采用20 m毫秒導(dǎo)爆管雷管引爆，塑料導(dǎo)爆索傳爆，雙回路起爆，每孔裝2發(fā)雷管。

3)采場(chǎng)出礦，采用 2JP-30KW電耙出礦，耙至溜礦井，裝入2 m3礦車，電機(jī)車轉(zhuǎn)運(yùn)至中段礦倉，經(jīng)箕斗井提升至地面。

4)礦柱回收，礦房間的礦柱厚度7 m,不回收。礦房上分層中間礦柱5 m厚，留置目的是減小礦房暴露面積，延遲采空區(qū)圍巖冒落。

5)頂板管理及空區(qū)處理：頂板不支護(hù)，空區(qū)自然冒落充填空區(qū)[3]。

3.4 采場(chǎng)通風(fēng)

新鮮風(fēng)流由下中段采準(zhǔn)運(yùn)輸巷經(jīng)切割巷道進(jìn)入礦房，進(jìn)入采場(chǎng)污風(fēng)經(jīng)上中段回風(fēng)巷道進(jìn)入主回風(fēng)道，由主扇風(fēng)機(jī)抽出地表[4]。

3.5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦主要技術(shù)見表1。

表1 采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 結(jié) 論

該方法具有以下特點(diǎn)：①采切工程量少，設(shè)備投入少，采切期短，可快速形成回采，礦房間相對(duì)獨(dú)立，利于配礦；②礦房空區(qū)暴露面積小，上盤圍巖可以維持至礦石出完，貧化率可以有效控制，出礦效率高；③可以形成多個(gè)礦房同時(shí)回采，生產(chǎn)能力大；④礦石回采率較低；⑤采準(zhǔn)切割巖石比低，采礦成本低。

該方法出礦時(shí)人員和設(shè)備不進(jìn)入或臨近采空區(qū)作業(yè)，有效避免了采空區(qū)圍巖冒落對(duì)出礦的影響，對(duì)傾角較小的急傾斜中厚礦體回采，值得推廣應(yīng)用。