無底柱分段崩落采礦法的應用與創(chuàng)新

朱大斌

(廣寧縣大鴻明礦業(yè)有限公司， 廣東 肇慶市 526346)

采礦方法優(yōu)化選擇是礦山項目的主要決策。欒川縣黑家莊鉬礦原來是民采礦山，采用平硐開拓，3 個中段高差分別為50～60 m，采礦工作在已開拓平硐內(nèi)同時進行。采用房柱留礦采礦法在實踐中存在的缺點包括：淺孔落礦生產(chǎn)能力低、勞動強度大、安全程度低；采場存礦量太多；保留大量礦柱，開采總回采率低；多階段同時開采互相影響，安全生產(chǎn)管理復雜；礦房采空后，空區(qū)過大，存在重大安全隱患等缺點。引入投資成立合資公司后，決定采用安全性好、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)能力大、回采率高、機械化、自動化程度高的采礦方法，經(jīng)比較，優(yōu)化選擇無底柱分段崩落采礦法。

1 黑家莊鉬礦采礦方法的現(xiàn)狀及缺點

1.1 采礦方法現(xiàn)狀

礦體開采在階段內(nèi)劃分為礦房（寬12 m）和連續(xù)礦柱（寬8 m）。先用淺孔留礦法由下向上回采礦房，留一定厚度保護頂柱（厚10 m），礦柱（包括連續(xù)礦柱和保護頂柱）和可回采礦房礦量各占50%左右。礦房開采全部結束后，由上階段向下階段逐步回采礦柱，或不采礦柱，依靠礦柱和礦巖自身的穩(wěn)固性支撐采空區(qū)。

1.2 房柱留礦法的缺點

黑家莊鉬礦開采技術條件見表1。

表1 礦床開采條件

黑家莊鉬礦房柱留礦法的缺點：適用條件不適合；淺孔落礦生產(chǎn)能力低，勞動強度大，安全程度低；礦房采場留礦高達40 m，采場存礦量太多，積壓資金；礦柱礦量占儲量一半多，開采總回采率低；多階段同時開采互相影響，安全生產(chǎn)管理復雜；礦房采空后，空區(qū)過大，不利地壓管理，存在重大安全隱患。

2 采礦方法選擇

2.1 選擇最優(yōu)采礦方法的基本要求

優(yōu)選采礦方法的基本要求包括：最大的安全性；最低的生產(chǎn)成本；最大的采場生產(chǎn)能力；最優(yōu)的回采率（不低于地質儲量的80%）；最小的貧化率（不高于20%的廢石混入率）；最短的回采循環(huán)周期（鑿巖、裝藥、爆破、出礦、空區(qū)處理）；最高的機械化程度；最好的自動化水平（如采用遠程遙控和自動化采運設備等）；最少的采準工程量；最充分利用重力；最大限度利用礦巖體自身穩(wěn)固性支護；最短的崩下礦石滯留時間；最大的靈活性和實用性。

2.2 采礦方法的優(yōu)化選擇

2.2.1 礦床開采技術條件

黑家莊鉬礦礦區(qū)屬中高山區(qū)，礦床屬裂隙充水含水的水文地質類型，水文地質條件簡單。礦體及其頂?shù)装鍑鷰r強度中等偏上，工程地質條件良好。地表允許陷落。礦床開采條件參數(shù)見表1。

2.2.2 采礦方法的選擇

依據(jù)礦床開采技術條件和黑家莊鉬礦目前使用房柱留礦法存在的缺點，以及選擇最優(yōu)采礦方法的基本要求，選擇無底柱分段崩落法在黑家莊鉬礦進行試驗應用和推廣。

無底柱分段崩落采礦法的特點：連續(xù)回采，在覆巖下放礦，以崩落覆巖充填采空區(qū)管理地壓。要求地表允許陷落，在礦體上部無較大的含水層和流沙，礦石不會結塊、自燃，允許相對高的貧化和損失。

無底柱分段崩落法的優(yōu)點：安全程度高，是最安全的采礦方法之一，該法的所有采礦活動均在較小的空間里完成，機械化及自動化程度高。主要的采礦環(huán)節(jié)可分為4 步：掘進并加固平巷；打扇形炮孔；爆破；放礦、裝礦和運輸。由于回采工序重復進行，全部采礦作業(yè)均能實現(xiàn)高度機械化、遙控自動化作業(yè)。生產(chǎn)高度的靈活性。組織方便，有利于集中作業(yè)，管理方便。生產(chǎn)能力大，勞動效率高，開采成本低。

無底柱分段崩落法的缺點：在覆蓋巖層下放礦，礦石的損失率和貧化率較高，要求放礦管理嚴格；在獨頭巷道內(nèi)作業(yè)，通風條件差，需設計專門管道通風；掘進工作量大；開采會導致地表陷落。

3 無底柱分段崩落采礦法試驗

3.1 礦塊構成要素

無底柱分段崩落采礦法礦塊構成要素見表2。無底柱分段崩落采礦法布置見圖1。

圖1 黑家莊鉬礦無底柱分段崩落采礦方法

表2 礦塊構成要素

3.2 采準切割

礦體厚度大于40 m，礦塊沿走向布置。沿走向距礦體下盤12 m，布置脈外主運輸平巷；在下盤布置設備材料井（用于鑿巖臺車、鏟運機等進出各分段），用分段聯(lián)絡道聯(lián)通各分段水平，分段高12 m；掘進下盤沿脈運輸聯(lián)絡道；按照進路間距12 m，掘進分段回采進路；上下分段回采進路呈菱形交錯布置；如果礦體厚度大于100 m，在礦體內(nèi)沿走向布置脈內(nèi)運輸聯(lián)絡道，聯(lián)通各進路；每隔60 m 布置一條脈內(nèi)礦石溜井；每個礦塊在下盤脈外布置礦石溜井、人行通風井各一條；各分段水平布置上盤沿脈切割平巷，聯(lián)通各進路；在各進路盡頭上盤內(nèi)，掘進切割天井，聯(lián)通上下分段。

3.3 回采工作

在分段回采進路內(nèi)采用YGZ-90 導軌式鑿巖機打前傾80°～85°扇形中深孔，炮孔直徑為54～60 mm，最小抵抗線1.6～1.8 m，孔底距1.2～1.4 m，崩礦步距1.6～1.8 m；用裝藥器（ANOL-150 型）裝填2 號巖石銨油炸藥，裝藥系數(shù)為0.8，采用導爆索和非電導爆雷管起爆；爆破步距為1.8 m；采用WJD-2 電動或WJD-1.5 電動鏟運機出礦，出礦效率為400～600 t/（臺班）。

3.4 采場通風

回采工作面的新鮮風流由采區(qū)下盤通風天井進入，污風經(jīng)風筒由裝在通風井口的局扇抽出。在下盤沿脈運輸聯(lián)絡道用直徑400 mm 的風筒壓入回采巷道；通風天井中安裝直徑600 mm 的風筒與下盤主運輸平巷回風系統(tǒng)聯(lián)通排出。

3.5 勞動組織及工作制度

掘進工作由掘進隊完成，隊內(nèi)鑿巖工、爆破工為專業(yè)工種，其余為混合工種?；夭晒ぷ鞣譃殍弾r、爆破、出礦3 個專業(yè)隊；1 個通風班。采用連續(xù)工作制，年工作日330 天，每天3 班，每班8 小時。

3.6 主要技術經(jīng)濟指標

試驗主要技術經(jīng)濟指標如下：礦塊生產(chǎn)能力為400～600 t/d，工作面工人工效為18～19 t/（工班），損失率為8%，貧化率為15%，每米炮孔崩礦量為10～12 t/m，采切比為3.3 m/kt。

3.7 實踐應用

用無底柱分段崩落采礦法解決欒川縣黑家莊鉬礦原房柱采礦法遺留大量礦柱的問題，已在三坑1395 水平回采礦柱中應用，效果很好。正安排培訓學習，將逐步在全礦推廣應用。結合新老采礦方法的優(yōu)點分兩步回采：第一步采用淺空留礦法回采礦房，第二步采用無底柱分段崩落法回采礦柱。采礦方法布置如圖2 所示。

圖2 無底柱分段崩落采礦法與房柱留礦法聯(lián)合布置（單位：m）

4 結論

采礦方法選擇是礦山項目的重要決策，直接影響礦山其他主要決策。優(yōu)化選擇無底柱分段崩落采礦法很好地解決了原房柱采礦法存在的問題，使礦山保持安全、持續(xù)、均衡生產(chǎn)。無底柱分段崩落采礦法具有安全程度高、機械化及自動化程度高、組織管理方便靈活、生產(chǎn)能力大、勞動效率高、開采成本低等突出優(yōu)點。在生產(chǎn)實踐中為礦山企業(yè)創(chuàng)造了更大的生產(chǎn)力和更大的經(jīng)濟效益。