論某礦M4區(qū)1號(hào)礦體鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法*

王友富

（青海鴻鑫礦業(yè)有限公司，青海 格爾木 816099）

礦區(qū)所在區(qū)域位于青藏高原東北部祁曼塔格山北坡。構(gòu)造位置處于柴達(dá)木陸塊與祁曼塔格陸塊的結(jié)合部位，對(duì)應(yīng)的構(gòu)造單元是東昆侖晚加里東造山帶中的祁漫塔格都蘭造山亞帶。主要出露于礦區(qū)中北部，鉆探工程中均揭露了該套地層，為一套淺海相碳酸鹽沉積，主要巖性為大理巖、結(jié)晶灰?guī)r等，地層總體北傾，產(chǎn)狀（10°～20°）<（10°～35°），地層南西側(cè)薄，北東側(cè)厚，一般在（250～400）m之間，最薄為 149.46 m，最厚為529.43 m。礦床賦存于二長(zhǎng)花崗巖與碳酸鹽巖接觸的矽卡巖中，礦化以 Cu、Pb、Zn、mFe、S為主，礦化分帶特征較明顯。按與花崗巖體的距離分上、中、下三條礦帶。其中深部的1號(hào)礦體為M4區(qū)埋深最大、規(guī)模最大的一條礦體。

在M4磁異常區(qū)深部規(guī)模較大，巖體最大埋深超過(guò) 550 m，一般（300～400）m。為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物組份有石英、鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、黑云母等。

M4區(qū)1號(hào)礦體賦存于深部矽卡巖帶中，形態(tài)受下伏二長(zhǎng)花崗巖控制明顯，呈似層狀、透鏡狀、豆瓣?duì)?，西淺東深，在傾向及走向上均具分支復(fù)合、膨大收縮之特征。礦體走向東西，傾向北，傾角一般 4°～15°，長(zhǎng)2 300 m，平均延深 546.97 m，平均厚度14.35 m。

1 開采技術(shù)條件

1.1 水文地質(zhì)條件

礦床主要充水巖溶含水層富水性較弱；礦區(qū)地形平緩，多被第四系地層覆蓋，植被稀少，除?？囝^溝谷外，基本不含松散巖類孔隙水；礦區(qū)內(nèi)的地表水體—?？囝^溝，為季節(jié)性河流，流量小，為礦床的間接充水因素，水文地質(zhì)邊界條件較復(fù)雜。因此，依據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》確定本礦區(qū)的水文地質(zhì)勘查類型為三類二型，即為水文地質(zhì)條件中等的礦床。

1.2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)溝谷、坡麓地帶多被風(fēng)積的砂類土所覆蓋，?？囝^溝谷區(qū)被洪積的卵礫類土所覆蓋。大厚度松散土體分布廣，其結(jié)構(gòu)松散，顆粒級(jí)配不良，可使采礦開拓難度較大。下伏巖體以大理巖為主，是礦體直接頂板，礦床賦存于矽卡巖帶中，花崗巖是礦體直接底板?；鶐r除淺部風(fēng)化帶，巖石破碎，可能產(chǎn)生局部不良工程地質(zhì)問(wèn)題，需及時(shí)進(jìn)行工程防護(hù)加固措施外，礦體及其圍巖致密堅(jiān)硬，巖石完整，斷裂構(gòu)造、節(jié)理裂隙不發(fā)育，各類巖石抗壓強(qiáng)度較高，巖層堅(jiān)硬，穩(wěn)定性好。應(yīng)屬工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床。

1.3 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)地處地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)代活動(dòng)的基本穩(wěn)定區(qū)，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度，地表及地下建筑工程抗震烈度應(yīng)按7°或高于7°設(shè)防。礦區(qū)位于柴達(dá)木盆地南緣中海拔低山丘陵區(qū)，地下水質(zhì)量等級(jí)為差，發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害主要是山梁附近的崩塌和坡麓地帶的風(fēng)蝕沙埋，礦山建設(shè)中要注重防治。采礦過(guò)程中形成的廢石棄渣和污水排放，是未來(lái)礦山存在的主要隱患，要注意采取環(huán)境保護(hù)措施，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。

2 采礦方法的選擇

2.1 地下開采

地下開采方法選擇一般應(yīng)遵循的原則：①采礦方法安全可靠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；②礦石貧化率和損失率最低，出礦品位最大化；③采礦成本最低；④生產(chǎn)能力大，效率高。

2.2 M4采礦方法比較

崩落采礦法：回采緩傾角礦體時(shí)貧化率和損失率較大；開采過(guò)程中地表允許陷落，雨季降水地表逕流會(huì)大量滲入井下，嚴(yán)重影響采場(chǎng)頂板的穩(wěn)固性，造成作業(yè)面安全無(wú)保證。分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法：該方法回采緩傾角礦體布置靈活、貧化率和損失率較小、采用鏟運(yùn)機(jī)出礦臺(tái)班效率可達(dá)500 t/臺(tái)班。

2.3 采礦方法選擇

根據(jù)采礦方法比較、M4礦體產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，“鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法”對(duì)M4礦體的回采比較合適。采礦方法的主要技術(shù)指標(biāo)比較，如下表1所示：

表1 采礦方法的主要技術(shù)指標(biāo)比較Tab.1 Comparison sheet for main technical indicators of mining method

從M4礦體產(chǎn)狀、傾角特征及礦床的開采技術(shù)條件看所選用的采礦方法均為嗣后充填，每個(gè)采場(chǎng)自上向下回采完以后，采用開拓廢石量及相鄰采場(chǎng)據(jù)進(jìn)廢石量充填空區(qū)，待空區(qū)充填體穩(wěn)固后，再回采相鄰礦塊，盤區(qū)間均保留間柱及頂?shù)字?/p>

3 爆破

3.1 采場(chǎng)爆破

采場(chǎng)爆破根據(jù)礦巖硬度與采場(chǎng)巖石穩(wěn)固性分析，若采場(chǎng)巖石穩(wěn)固性較好的可以按 (4～5)次一次為 (4～5)排，逐一從首端往尾部逐一推進(jìn)爆破作業(yè)，若采場(chǎng)巖石穩(wěn)固性較差的，在爆破自由面滿足爆破作業(yè)的情況下可以增大爆破排數(shù)，可劃分為3次一次為 (6～7)排，最后一次爆破排數(shù)可以稍微留多點(diǎn)，目的是為了保證最后一次爆破作業(yè)工作面礦巖穩(wěn)定性有一定保障，采場(chǎng)首端幾次爆破作業(yè)已為采場(chǎng)尾部最后一次爆破創(chuàng)造了充足爆破自由面，故采場(chǎng)尾部最后一次爆破排數(shù)可適當(dāng)留多2～3排[1]。

3.2 漏斗爆破

漏斗爆破首先要從炮孔施工上控制炮孔角度，內(nèi)外圈炮孔施工成 (45°～50°)，中間炮孔施工成垂直掏槽眼，掏槽眼數(shù)量可以根據(jù)鉆孔直徑大小確認(rèn)，爆破順序首先起爆掏槽眼后逐一起爆周邊眼，周邊眼與掏槽眼起爆時(shí)間間隔不得小于150 ms[2]。

4 鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法

4.1 采場(chǎng)布置和構(gòu)成要素

礦體沿走向（80～100）m布置一個(gè)盤區(qū)，盤區(qū)間柱寬為15 m。礦房及礦柱沿礦體傾向劃分，長(zhǎng)軸方位角為 64°。礦房、礦柱垂直寬度均為14 m，長(zhǎng)約（80～100）m，沿垂高按10 m劃分分段，各分段盤區(qū)間柱內(nèi)掘分段鑿巖聯(lián)絡(luò)巷，后沿礦塊中心線掘礦房、礦柱的出礦巷道。根據(jù)礦體賦存特點(diǎn)，中段高度為20 m。沿礦體走向布置盤區(qū)，長(zhǎng)（80～100）m，盤區(qū)間均保留間柱及頂?shù)字Ｓ捎诘V體平均傾角在 10°左右，為保證鏟運(yùn)機(jī)可在采場(chǎng)暢行，礦塊采取傾斜布置的方式。出礦方式主要采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)相比普通電耙出礦，主要體現(xiàn)在靈活性較好，產(chǎn)能效率相對(duì)較高，鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法如下圖1所示[3]。

圖1 鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V方法圖Fig.1 Sublevel open stoping chart with subseguent backfilling method for LHD ore removal

4.2 采準(zhǔn)切割

采準(zhǔn)工程布置：采用下盤脈外斜坡道采準(zhǔn)方式，自斜坡道向礦體方向掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道，接著布置各分段平巷，再?gòu)姆侄纹较锞蜻M(jìn)各盤區(qū)的分層聯(lián)絡(luò)道。在盤區(qū)中央分別布置一個(gè)人行充填通風(fēng)天井、泄水井和放礦溜井，上述各井均宜布置在礦體底板或脈外下盤巖石中。最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可在采場(chǎng)首端切割槽位置施工一到兩只井作為采場(chǎng)首次爆破補(bǔ)償空間井，切割槽頂部礦體頂板位置施工一條壓頂巷道，該巷道作用可為爆破補(bǔ)償空間及爆破自由面，爆破后使頂板處于同一標(biāo)高位置切斷，減少爆破引力波對(duì)頂板的破壞，同時(shí)也可減少頂板圍巖跨落對(duì)礦石造成貧化。

4.3 回采工藝及主要設(shè)備選型

礦體劃分為礦房和礦柱，分兩步驟回采，先采礦房后采礦柱。分段鑿巖，階段出礦，然后嗣后一次充填。分段高度為（9～11）m。主要回采工藝包括鑿巖、裝藥、爆破、通風(fēng)、出礦等工序?？梢匝刂V塊長(zhǎng)度方向從礦房頂板后退式回采，也可以從礦塊中央向兩端后退式回采。以切割槽為自由面分次側(cè)向爆破，一次爆破 （4～5）排炮孔約（6～8）m，采用逐排擠壓微差爆破方式進(jìn)行爆破。礦房與礦柱回采工藝基本相同。盤區(qū)間的間柱在盤區(qū)回采完后進(jìn)行回收。主要設(shè)備類型：鑿巖：選用采礦臺(tái)車，鑿巖效率：120 m/臺(tái)班，采礦臺(tái)車考慮1臺(tái)工作。出礦：選用斗容3 m3鏟運(yùn)機(jī)，出礦效率 （400～500）t/臺(tái)班。局扇：選用JK58-1№ 4.5局部通風(fēng)機(jī)，每個(gè)采場(chǎng)（1～2）臺(tái)。新鮮風(fēng)流由人行通風(fēng)天井、分段聯(lián)絡(luò)巷道、分段鑿巖平巷進(jìn)入采場(chǎng)工作面。沖刷采場(chǎng)后，污風(fēng)經(jīng)過(guò)采場(chǎng)切割天井和穿脈平巷排入上中段回風(fēng)充填平巷道。為了改善采場(chǎng)工作面通風(fēng)條件，使用局扇加強(qiáng)通風(fēng)[4]。

4.4 采空區(qū)處理及頂?shù)装骞芾?/h3>

由于礦體穩(wěn)固性較好，礦體頂板一般情況下不需要加固。在采礦工序期間通過(guò)相應(yīng)手段以及爆破控制減少爆破引力波對(duì)采場(chǎng)頂板圍巖的破壞，采礦鑿巖出礦等工序都在巷道中進(jìn)行，安全可靠。選用嗣后充填采礦法，可以嗣后一次性充填采空區(qū)，減少采空區(qū)暴露時(shí)間。由于M4礦區(qū)礦石中含硫量較重，所以尾礦沙和水泥制成的充填材料達(dá)不到充填強(qiáng)度要求，所以采空區(qū)充填材料只能采用廢石+尾礦沙進(jìn)行充填，即形成空區(qū)后先用廢石進(jìn)行充填，后用尾礦填縫充填直至接頂。這樣充填即對(duì)采空區(qū)進(jìn)行了充填處理，又做到廢石少出坑，尾礦少進(jìn)尾礦庫(kù)的作用。即處理了空區(qū)隱患、又減少?gòu)U石出坑、堆存，尾礦進(jìn)尾礦庫(kù)的成本及安全環(huán)保壓力[5]。

4.5 礦柱回采

礦房礦塊采礦結(jié)束后，根據(jù)相鄰采空區(qū)充填情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可以對(duì)礦柱進(jìn)行回采，實(shí)現(xiàn)礦石資源回收，回采礦柱時(shí)可充分利用相鄰采場(chǎng)或上下分層的人行進(jìn)路或回風(fēng)天井，礦柱回采原則：堅(jiān)持后退式回采、具備充填的充填結(jié)束后達(dá)安全標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行回采、分階段局部回采。在回采礦柱時(shí)為了保證安全，可以采用假底混凝土澆筑或采用鋼架及木頭進(jìn)行支護(hù)，以防采通相鄰采空區(qū)導(dǎo)致充填物涌至礦柱回采進(jìn)路造成安全隱患。

4.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

礦塊生產(chǎn)能力350 t/d；損失率12%～15%；貧化率8%～10%；千噸采切比4.09 m/kt、46.57 m3/kt。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)分析采用鏟運(yùn)機(jī)出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法開采M4區(qū)1號(hào)礦體，相對(duì)較其它采礦方法更安全、科學(xué)、高效。

1）采用鏟運(yùn)機(jī)出礦提高了生產(chǎn)能力，同時(shí)相對(duì)于采用普通電耙出礦靈活性較好安全上已得到一定保證；

2）在采準(zhǔn)切割作業(yè)環(huán)節(jié)上增加齊頂巷道，通過(guò)穿孔爆破控制可對(duì)采場(chǎng)頂板圍巖起到一定的保護(hù)作用，對(duì)后期采礦作業(yè)頂板管理難度上得到減小，以降低了因頂板圍巖跨落對(duì)礦石的貧化，采空區(qū)充填完后，在組織回采礦柱有利于控制貧化率、損失率；

3）提高礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益，故建議采用該采礦方法比較適用安全可行。