緩傾斜中厚礦體采礦方法研究

汪海濤 謝卿

通化鋼鐵集團(tuán)板石礦業(yè)有限責(zé)任公司 吉林白山 134300

1 礦山概況

某礦體傾角為20°-30°，平均厚度為13m-15m，品位為2.8g/t-4g/t，礦體連續(xù)性程度較好，目前開采深度已經(jīng)達(dá)到了900m。整體上來說，礦體巖石屬于穩(wěn)固-中等穩(wěn)固類，巖石的完整性較好，局部區(qū)域存在不穩(wěn)固的情況。礦脈上側(cè)破裂帶區(qū)域內(nèi)的巖層軟弱破碎，穩(wěn)固性差。下盤圍巖，小斷層和軟弱帶處的巖石穩(wěn)固性較差，其他圍巖較穩(wěn)固。一般情況下，下盤開拓采準(zhǔn)巷道使用外部手段維持穩(wěn)定，局部采用錨桿+掛網(wǎng)+水泥漿，或者直接用鋼支架。在開采過程中揭露上盤破裂帶后，圍巖極其容易出現(xiàn)塌落或冒頂。

2 中深孔菱形礦房分段充填采礦法

2.1 方案特征

中深孔菱形礦房分段充填采礦法如圖1所示。工人在鑿巖巷道中使用YGZ-90鉆機(jī)或者是鑿巖臺(tái)車作業(yè)，不需要進(jìn)入裸露的空區(qū)中，保障了人員和設(shè)備的安全性；采用中深孔鑿巖落礦，大大提升了效率，增大了生產(chǎn)能力；爆落下的礦石直接在分段鑿巖巷道中通過鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)送至溜井出礦，有效提高了出礦效率。由于礦體傾角較緩、厚度較大，將礦房布置成菱形狀的礦塊，最大程度回收礦產(chǎn)資源，待每個(gè)菱形礦塊出礦結(jié)束后，立即進(jìn)行充填工作。該法各分段按順序自下向上進(jìn)行回采，隨著工作面逐步向上推進(jìn)，依次填充采空區(qū)，以免上盤出現(xiàn)大面積的冒落。

2.2 礦塊布置

采場沿礦脈的走向布置，長度為50m-60m，寬為礦脈厚度，中段高度為60m。中段內(nèi)按照每個(gè)分段從下往上沿著礦脈的走向布置菱形礦房，分段高度根據(jù)礦體的傾角設(shè)置成5.5m左右，寬為礦脈厚度。底部鑿巖巷道布置在菱形礦房的最下面與下盤交界的位置，該位置大約在礦房的中間，待鑿爆工作完成之后，該巷道可以兼作出礦巷道。

2.3 采準(zhǔn)切割

采準(zhǔn)切割工程從脈外斜坡道開始進(jìn)行，主要的采切井巷有：分段沿脈巷、采場聯(lián)絡(luò)道、穿脈巷道（同時(shí)可兼充填回風(fēng)道）、鑿巖巷（兼運(yùn)輸?shù)V石）、切割井等。在下盤脈外中段內(nèi)布置運(yùn)輸巷道，由采場聯(lián)絡(luò)道、穿脈巷道連通礦體。從斜坡道掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道后與分段沿脈巷道貫通，每條分段沿脈巷道負(fù)責(zé)承擔(dān)上下2個(gè)小分段內(nèi)礦石運(yùn)輸。自分段運(yùn)輸巷道向礦體開挖上山或者下山來連通作業(yè)面、分段穿脈巷道，作業(yè)面的聯(lián)絡(luò)巷與分段穿脈巷交界的位置（礦體下盤邊界與圍巖交界處），開挖1條和礦脈走向方位一致的分段鑿巖巷。采準(zhǔn)工程結(jié)束后，從底部分段鑿巖巷道的中央向上掘進(jìn)1條切割天井，考慮到采完之后空區(qū)需填充處理，切割天井的端部應(yīng)與上部探礦穿脈接通，作為后期的充填下料點(diǎn)。在切割井的邊幫位置（上下盤）垂直礦體走向平行該井布置拉槽孔，爆破時(shí)的拋擲方向?yàn)閮蓭屯摽诰畠?nèi)進(jìn)行，炮孔按照與切割井的距離，由近及遠(yuǎn)依次按順序爆破完成拉槽工作，爆落的礦石由溜井下放至中段運(yùn)輸巷道裝礦運(yùn)出[1]。

2.4 回采工藝

2.4.1 鑿巖爆破

采場內(nèi)采用YGZ-90鉆機(jī)鉆鑿中深孔，作業(yè)人員直接在鑿巖進(jìn)路內(nèi)鉆鑿上向扇形孔，這樣可避免在暴露的空區(qū)頂板下作業(yè)，保障了人員和設(shè)備的安全。炮孔鉆鑿好之后采用高壓風(fēng)裝藥器（BQF-100）向孔內(nèi)輸送2#巖石粉狀乳化藥，爆破方式為排與排之間按先后順序依次爆破，每次爆破3-5排炮孔，當(dāng)補(bǔ)償空間足夠大時(shí)，可一次微差擠壓爆破。在每個(gè)礦房的中央?yún)^(qū)域布置切割井，在切割井的邊幫位置（上下盤）垂直礦體走向平行該井布置拉槽孔，以切割井為補(bǔ)償空間進(jìn)行鑿巖爆破，實(shí)現(xiàn)拉槽，由中間位置向兩頭進(jìn)行后退式崩礦。

2.4.2 通風(fēng)

新鮮風(fēng)流從斜坡道、分段聯(lián)絡(luò)巷、分段沿脈巷道、采場聯(lián)絡(luò)巷道經(jīng)鑿巖巷到達(dá)井下工作面，經(jīng)過工作面后，污風(fēng)經(jīng)上分段穿脈巷道流至上中段的回風(fēng)巷。當(dāng)采場中的通風(fēng)效果不好時(shí)，應(yīng)采取機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，如增加局扇等，確保采場通風(fēng)效果[2]。

2.4.3 采場頂板管理與支護(hù)

由于礦體的部分區(qū)域節(jié)理裂隙發(fā)育，以及上盤破碎帶的存在，采用該法時(shí)空區(qū)暴露面積大。為了防止頂板冒落，增大貧化率，在工人進(jìn)行開采作業(yè)之前必須要在上分段做好礦體頂板長錨索護(hù)頂支護(hù)工作，錨索的密度應(yīng)由采場內(nèi)的具體情況確定。為縮短空區(qū)暴露的時(shí)間，作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守強(qiáng)采、強(qiáng)出、強(qiáng)充的原則。

2.4.4 出礦

采場采用2m3或3m3鏟車進(jìn)行運(yùn)送、出礦工作，采場中崩落的礦石由鏟車裝到鏟斗后從采場分段聯(lián)絡(luò)巷、溜井聯(lián)絡(luò)巷倒入溜井中。由于爆破時(shí)礦石會(huì)有一定的拋擲性，導(dǎo)致空?qǐng)鱿麓嬗幸徊糠值V石，為了保證運(yùn)礦工作的安全進(jìn)行，此時(shí)需采用遙控鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行運(yùn)礦。

2.5 充填

當(dāng)每個(gè)分段完成落礦和運(yùn)輸作業(yè)后，立即開展充填空區(qū)的籌備工作。充填前在回采分段下部鑿巖巷道口構(gòu)筑充填擋墻，從上分段的穿脈巷道下放1根濾水管穿過充填擋墻。充填時(shí)，填充物料從上分段穿脈巷道進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)。形成的充填體強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到下步開采的強(qiáng)度要求，充填要嚴(yán)格接頂[3-4]。

3 結(jié)語

針對(duì)某礦山緩傾斜不穩(wěn)固中厚礦體開采存在的問題，從開采的安全性、生產(chǎn)能力和控制貧化損失等角度出發(fā)，研究了中深孔菱形礦房分段充填采礦法，實(shí)踐表明，當(dāng)?shù)V體傾角為20°-30°，厚度為13m-15m時(shí)，該采礦法的采場生產(chǎn)能力為400t/d，損失率為13.5%，貧化率為11.3%，不僅能夠滿足該礦的生產(chǎn)要求，也實(shí)現(xiàn)了礦山安全、高效回采的目的。