緩傾斜中厚礦體房柱法應(yīng)用

黃福寧

(廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530022)

0 前 言

廣西大新錳礦南部礦段220水平礦體大多數(shù)為傾角緩傾斜中厚礦體，由于該類礦體崩落礦石不能借助自重在底部完全放出，需采用機(jī)械運(yùn)搬或人工扒運(yùn)，采場(chǎng)空頂較高，頂板管理困難，給生產(chǎn)帶來(lái)重大安全隱患；又因礦體中厚，采切工程量多，影響礦石成本[1]；此外，從操作安全和設(shè)備現(xiàn)狀方面考慮，提出了使用中深孔落礦無(wú)軌設(shè)備出礦的房柱法進(jìn)行生產(chǎn)并在相應(yīng)的礦段進(jìn)行了實(shí)踐。

1 地質(zhì)概況與開(kāi)采技術(shù)條件

大新錳礦位于廣西大新縣境內(nèi)，礦區(qū)為向東傾斜的復(fù)式向斜構(gòu)造，褶皺強(qiáng)烈，斷層繁多，嚴(yán)重破壞了礦層形態(tài)[2]。礦層產(chǎn)狀北翼平緩，多為傾斜至緩傾斜礦體，南翼大多為比較集中的急傾斜礦體，全礦礦體傾角變化較大，范圍在 10(°)～ 80(°)，甚至陡立。礦體總長(zhǎng)約 5 500 m，寬600～1 400 m，埋深0～300 m。

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)，礦體呈層狀，共3層，層位穩(wěn)定，其間有兩層夾層，自下而上稱Ⅰ礦層、夾一、Ⅱ礦層、夾二、Ⅲ礦層[3]。

開(kāi)采礦段礦體平均厚度：Ⅰ礦1.7～2.3 m、夾一 1.2～3.3 m、Ⅱ礦2.0～3.5 m、夾二+Ⅲ礦1.6～2.3 m。北翼礦體厚度較穩(wěn)定，南翼礦體厚度受構(gòu)造影響變化較大。

錳礦石為碳酸錳礦，f為10～15，較穩(wěn)固，密度3.10 t/m3，自然安息角50(°)。Ⅲ礦層頂板、Ⅰ礦層底板f為10，屬中等穩(wěn)固；巖石密度2.7 t/m3，礦巖石松散系數(shù)1.5。

2 采礦方法及回采工藝

在緩傾斜礦體采礦方法選擇中，改變以往淺孔房柱法的落后生產(chǎn)工藝，從安全方面出發(fā)為改善作業(yè)環(huán)境,提高采場(chǎng)作業(yè)的安全程度,采用中深孔鑿巖爆破落礦的方式，將回采中的鑿巖、爆破、運(yùn)搬等工作放在巷道中進(jìn)行。且盡量采用無(wú)軌采掘設(shè)備,提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力。采切工程布置應(yīng)充分考慮大型無(wú)軌采礦設(shè)備運(yùn)行的便利和條件,可以提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力,同時(shí)也相應(yīng)地降低了采礦成本[4]。

2.1 采礦方法

根據(jù)礦層及夾石厚度，目前緩傾斜礦體3層礦體(含夾一、夾二)合采，采礦方法是YGZ-90鉆機(jī)鑿巖中深孔落礦的房柱法，WJD-1型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)。礦房沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)度為2個(gè)穿脈之間的距離，即長(zhǎng)度55～60 m，沿走向礦房間留有5 m左右的間柱礦房，寬度8～10 m，沿傾向礦房留有4 m左右的壁柱，電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的出礦進(jìn)路間距8 m。礦塊的規(guī)格尺寸見(jiàn)表1，220中段緩傾斜礦體采場(chǎng)示意見(jiàn)圖1。

表1 礦塊的規(guī)格尺寸

圖1 220中段緩傾斜礦體示意

2.2 回采工藝

沿礦體走向施工鑿巖道(斷面規(guī)格3 m×3 m)，鑿巖道施工完畢后，施工切割平巷(斷面規(guī)格3 m×3 m)及切割天井(斷面規(guī)格1.7 m×1.8 m)，然后按照回采順序從相鄰礦塊的鑿巖道施工出礦進(jìn)路(斷面規(guī)格3 m×3 m)，出礦時(shí)相鄰礦塊的鑿巖道作為回采礦塊的運(yùn)輸巷道。

緩傾斜礦房采區(qū)內(nèi)采用后退式回采順序，礦房回采結(jié)束后，在出礦進(jìn)路中施工向上扇形中深孔，對(duì)壁柱進(jìn)行部分回采，形成不連續(xù)礦柱。同時(shí)，根據(jù)回采礦房的頂板穩(wěn)固情況對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉或崩落。

3 經(jīng)驗(yàn)與問(wèn)題

3.1 取得的經(jīng)驗(yàn)

1)礦房布置方面：地質(zhì)資料和生產(chǎn)實(shí)踐證明，沿走向緩傾斜礦體傾角相對(duì)穩(wěn)定，底板相對(duì)平整，因此礦房宜沿礦體走向布置。

2)底部結(jié)構(gòu)方面：對(duì)緩傾斜礦體而言，鏟運(yùn)機(jī)出礦的底部結(jié)構(gòu)比電耙出礦的底部相比，具有工程量少，施工相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)礦塊出礦點(diǎn)多，二次破碎可在出礦進(jìn)路中進(jìn)行，比較安全。

3)鑿巖道施工方面：結(jié)合礦層及中深孔施工實(shí)際，鑿巖道底板應(yīng)低于礦體底板1 m左右，以利于Ⅰ礦的回收和邊孔的施工，提高礦塊回采率。

3.2 生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

1)受褶皺和斷層的影響，礦體產(chǎn)狀變化較大，給采切工程的施工帶來(lái)困難，增加無(wú)礦工程量。

2)鑿巖臺(tái)車和鏟運(yùn)機(jī)等無(wú)軌設(shè)備投入，使技術(shù)工人短缺、設(shè)備維護(hù)力量薄弱的問(wèn)題逐漸顯露。比如，鑿巖臺(tái)車單班作業(yè)、臺(tái)車司機(jī)僅有1人；柴油鏟運(yùn)機(jī)故障時(shí)間長(zhǎng)等。

3)礦塊回采率偏低，礦柱地質(zhì)礦量所占比率較大，礦房和礦柱的結(jié)構(gòu)參數(shù)還需要在生產(chǎn)過(guò)程中繼續(xù)優(yōu)化。

4)礦房存留礦石回收困難，在小于礦石自然安息角的區(qū)域內(nèi)礦石崩落后不能自溜，受限于鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)范圍和采空區(qū)冒落隱患，這一部分礦石的回收仍然沒(méi)有有效的方法解決。

5)頂板圍巖不穩(wěn)固，在礦房中深孔施工過(guò)程中，預(yù)留Ⅲ礦0.5 m不穿孔不爆破做為護(hù)頂。在回采過(guò)程中，回采進(jìn)行到2個(gè)月，礦房回采跨度約40 m后，開(kāi)始出現(xiàn)零星頂板的冒落。

6)礦柱回采和采空區(qū)的處理也是需要解決的問(wèn)題。雖然提出利用出礦進(jìn)路進(jìn)行鑿巖，回收部分壁柱，但采空區(qū)的處理方法——封閉或強(qiáng)制崩落頂板還需進(jìn)一步確定。