塔礦項(xiàng)目無(wú)底柱分段崩落法損失及貧化率控制

辜 禹 峰, 彭 磊

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司,四川 成都 610036)

1 概 述

塔中礦業(yè)井巷工程項(xiàng)目(簡(jiǎn)稱塔礦項(xiàng)目)位于塔吉克斯坦卡拉庫(kù)姆市阿爾登-托普坎塔中礦業(yè)有限公司鉛鋅礦區(qū),距離塔國(guó)首都杜尚別約400 km,距離塔國(guó)第二大城市胡占德(苦盞)約100 km。礦區(qū)是前蘇聯(lián)時(shí)期塔吉克斯坦的一座大型鉛鋅礦,擁有派布拉克、阿爾登-托普坎、北阿爾登-托普坎、恰拉塔等4個(gè)鉛鋅多金屬礦采礦權(quán),以及巴雅爾別克、別列瓦爾、烏茨卡特雷3個(gè)鉛鋅多金屬礦探礦權(quán),保有礦石資源儲(chǔ)量約1.1億t。礦區(qū)于2006年由塔中礦業(yè)開始恢復(fù)生產(chǎn),對(duì)阿爾登-托普坎、派布拉克、北阿爾登-托普坎3個(gè)鉛鋅礦區(qū)進(jìn)行開采,其采選能力已達(dá)400萬(wàn)t/a,至今已采出礦石超3 000萬(wàn)t。

項(xiàng)目施工的阿爾登-托普坎鉛鋅礦區(qū)Ⅶ中段1 220分層以上的中厚、急傾斜礦體主要采用無(wú)底柱分段崩落法回采,其中Ⅵ中段1 295分層至1 351分層已采礦完畢,Ⅶ中段1 220分層至1 276分層礦體正在采礦。Ⅵ中段1 295分層回采的實(shí)際情況表明:現(xiàn)有無(wú)底柱分段崩落采礦法的礦石損失率約為23%、貧化率約為24%,造成項(xiàng)目出礦品位低、采礦運(yùn)輸成本高等問題。筆者主要從阿爾登-托普坎礦區(qū)Ⅵ中段1 295分層Ⅷ-1礦體回采過程中的生產(chǎn)探礦程度、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、采場(chǎng)回采施工以及出礦管理等方面出發(fā)系統(tǒng)地分析了造成損失、貧化的影響因素,并采取了各種類別的方式方法、優(yōu)化采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)等措施[1]將其損失及貧化率得到了一定程度的控制,提高了項(xiàng)目生產(chǎn)效益。

2 地質(zhì)情況及生產(chǎn)探礦現(xiàn)狀

2.1 地質(zhì)情況

阿爾登-托普坎礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜,礦體以中厚、急傾斜礦體為主,賦存于中-上泥盆統(tǒng)碳酸鹽巖沉積物地層內(nèi),屬矽卡巖型鉛鋅礦床,接觸帶構(gòu)造以似層狀和透鏡狀礦體為主,產(chǎn)狀與圍巖層理基本一致,礦體上、下盤圍巖及含礦巖石一般屬中等穩(wěn)固巖石,在局部構(gòu)造帶上巖石的穩(wěn)固性較差;同時(shí),受礦山地壓影響,Ⅵ中段1 295分層至1 351分層內(nèi)巷道和空區(qū)坍塌、冒頂、片幫及變形嚴(yán)重,對(duì)Ⅶ中段1 220分層至1 276分層的施工安全、施工進(jìn)度、損失及貧化控制存在較大影響。

2.2 探礦現(xiàn)狀

阿爾登-托普坎礦床從系統(tǒng)勘探到補(bǔ)充勘探均以第Ⅲ勘探類型布置工作,以30 m×30 m網(wǎng)度探求了B級(jí)儲(chǔ)量,以60 m×60 m網(wǎng)度探求了C1級(jí)儲(chǔ)量。采用以上網(wǎng)度控制的礦體形態(tài)及產(chǎn)狀變化特征大,容易造成采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)缺陷,對(duì)探礦、采切巷道的布置影響較大。

Ⅵ中段1 295分層至1 351分層Ⅷ礦帶位于Ⅵ礦帶的東部,與其呈雁行分布,靠近主礦帶下盤和東側(cè)的中央部分,沿走向長(zhǎng)1 200～1 400 m,厚度為幾十米到130 m之間,沿傾向長(zhǎng)650 m。礦石儲(chǔ)量占礦床整體儲(chǔ)量的25.23%,約為729.4萬(wàn)t。Ⅷ礦帶礦體主要信息一覽表見表1。

表1 Ⅷ礦帶礦體主要信息一覽表

3 項(xiàng)目開采現(xiàn)狀分析

3.1 現(xiàn)狀采礦方法

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、開發(fā)狀況、開拓方式等條件,Ⅵ中段1 295分層至1 351分層主要采用無(wú)底柱分段崩落法采礦[2]。2022年,項(xiàng)目施工的Ⅵ中段1 295分層通過采取強(qiáng)制放頂?shù)姆绞叫纬闪爽F(xiàn)有采空區(qū)高度不小于40 m、覆蓋層厚度不小于20 m,因空區(qū)、覆蓋層厚度大而導(dǎo)致放礦過程中出現(xiàn)礦石損失、貧化率高的情況。2022年采場(chǎng)損失、貧化率統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 2022年采場(chǎng)損失、貧化率統(tǒng)計(jì)表

3.2 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

無(wú)底柱分段崩落法的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括分層高度、出礦進(jìn)路間距與爆破排距,三者相互影響、相互制約且各自受到不同因素和條件的限制。采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)決定著開采強(qiáng)度并影響到損失貧化指標(biāo)[3]。而且當(dāng)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后,再次進(jìn)行調(diào)整比較困難,同時(shí),亦會(huì)對(duì)回采指標(biāo)造成影響。這一點(diǎn)在Ⅵ中段1 295分層回采過程中表現(xiàn)的比較明顯:在分層高度大于20 m、出礦進(jìn)路間距大于10 m時(shí)嚴(yán)重影響到采場(chǎng)邊角礦石的回收,導(dǎo)致?lián)p失率增高;落礦時(shí)因崩落礦石涌入鑿巖巷道將臨近排面炮孔損壞、不能正常崩礦,導(dǎo)致必須增大爆破排距,這也是增大礦石損失貧化的原因之一。

4 采礦損失及貧化率影響因素分析

4.1 地質(zhì)勘探

(1)以30 m×30 m的網(wǎng)度探求礦體的B級(jí)儲(chǔ)量,以60 m×60 m的網(wǎng)度探求礦體的C1級(jí)儲(chǔ)量,導(dǎo)致對(duì)礦體的圈定不夠精準(zhǔn)、采切巷道布置的不合理,從根本上造成了礦石的損失及貧化[4];

(2)地質(zhì)人員對(duì)礦體平剖面的更新不及時(shí),現(xiàn)場(chǎng)二次圈定礦體時(shí)存在偏差。

4.2 采礦設(shè)計(jì)

(1)所設(shè)計(jì)的礦塊長(zhǎng)度為60～70 m,導(dǎo)致空區(qū)收縮嚴(yán)重,礦體回收不完全;

(2)所設(shè)計(jì)的出礦進(jìn)路間距為10～15 m因其間距過大,導(dǎo)致進(jìn)路之間的礦石無(wú)法回收;

(3)所設(shè)計(jì)的切割井布置于圍巖中,其中深孔排面或炮孔設(shè)計(jì)超過礦體邊界區(qū)域,導(dǎo)致圍巖混入,貧化率增大;

(4)所設(shè)計(jì)的上向扇形孔布置參數(shù)不合理,邊孔角度設(shè)置為10°～30°,導(dǎo)致采場(chǎng)邊緣礦石無(wú)法自流;

(5)單段爆破震動(dòng)大,極易引起上盤圍巖崩落,臨近排面炮孔損壞。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況

(1)放礦生產(chǎn)管理局限于對(duì)每天放礦總量和整體指標(biāo)的管理,對(duì)多個(gè)分層總體回采指標(biāo)的變化關(guān)系缺乏系統(tǒng)的管理;

(2)中深孔施工偏斜率大,施工質(zhì)量差,巖粉取樣、編錄不及時(shí),進(jìn)而影響到爆破效果[5]。

4.4 其他因素

(1)裝藥炮孔受空區(qū)地壓、爆破震動(dòng)等因素影響導(dǎo)致炮孔變形,出現(xiàn)炸藥裝不進(jìn)去的情況而造成炮孔出現(xiàn)無(wú)藥段,導(dǎo)致單次爆破后出礦口大塊較多、爆破效果差;

(2)上分層空區(qū)處理不及時(shí),導(dǎo)致覆蓋巖混入礦石等。

綜上所述,以上各方面因素導(dǎo)致無(wú)底柱分段崩落法的應(yīng)用存在大塊率高、采場(chǎng)空區(qū)收縮嚴(yán)重、爆破中的各項(xiàng)單耗指標(biāo)較高、爆破后出礦進(jìn)路的安全無(wú)法得到保證、采場(chǎng)出礦能力下降、生產(chǎn)成本提高、出礦品味低、采礦貧化率和損失率高等問題。

5 降低采礦損失及貧化率采取的措施

5.1 增加地質(zhì)勘探的密度

(1)對(duì)主礦帶實(shí)施15 m×15 m網(wǎng)度加密鉆探,對(duì)鉆探、采切工程掘進(jìn)成果及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣編錄,根據(jù)化驗(yàn)品位結(jié)果及時(shí)更新礦體平面和剖面圖,對(duì)礦體實(shí)施精確二次圈定,為項(xiàng)目編制進(jìn)度計(jì)劃、采礦單體設(shè)計(jì)、計(jì)算損失貧化率提供精準(zhǔn)、可靠的地質(zhì)資料[6]。

5.2 優(yōu)化采礦設(shè)計(jì)

(1)將礦塊長(zhǎng)度調(diào)整為50 m,分層高度調(diào)整為15 m;

(2)將出礦進(jìn)路布置于礦體下盤,間距調(diào)整為8～10 m,根據(jù)圍巖情況及時(shí)進(jìn)行支護(hù);

(3)將切割天井布置于礦體厚度大的地方或礦房?jī)啥?切割井角度采用90°;

(4)上向扇形孔采取小抵抗線、大孔底距孔網(wǎng)參數(shù)和排、孔之間微差起爆的措施以控制爆破效果,將邊孔角度調(diào)整為35°～45°[7];

(5)將上向扇形孔的垂直排位調(diào)整為傾斜排位,即將礦房排位向切割槽方向傾斜5°;

(6)將裝藥系數(shù)控制在85%～90%范圍內(nèi)并降低大塊率;

(7)爆破設(shè)計(jì)中的單段炸藥量不大于280 kg,以減小爆破震動(dòng)。

5.3 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理的力度

(1)加強(qiáng)對(duì)副產(chǎn)礦石的管理。探礦巷道根據(jù)見礦情況及時(shí)劃定礦巖界限,回收副產(chǎn)礦石;

(2)中深孔鑿巖作業(yè)前,要求測(cè)量技術(shù)員在鑿巖巷道兩幫及頂板上標(biāo)出鑿巖機(jī)的中心位置及排面傾斜方位;

(3)中深孔鑿巖作業(yè)過程中,查看鉆進(jìn)炮孔的返水情況,對(duì)巖粉實(shí)施隔段取樣,以此判斷礦巖界限;

(4)中深孔鑿巖結(jié)束后,對(duì)炮孔方位、傾角、孔深進(jìn)行驗(yàn)收,對(duì)于達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的鉆孔需補(bǔ)充鑿巖作業(yè)[8];

(5)提高出礦作業(yè)效率,對(duì)覆蓋層巖石及時(shí)進(jìn)行分出,同時(shí)避免長(zhǎng)時(shí)間擱置而導(dǎo)致空區(qū)圍巖垮塌。

6 結(jié) 語(yǔ)

阿爾登-托普坎礦區(qū)Ⅵ中段1 295分層Ⅷ-1礦體經(jīng)采取加密地質(zhì)鉆探、優(yōu)化采礦設(shè)計(jì)、調(diào)整爆破參數(shù)以及改善現(xiàn)場(chǎng)管理等措施,在2023年施工過程中,1 295-3 202采場(chǎng)的損失及貧化率得到了一定程度的控制,達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。2023年采場(chǎng)損失、貧化率統(tǒng)計(jì)情況見表3。

表3 2023年采場(chǎng)損失、貧化率統(tǒng)計(jì)表