緩傾斜中厚礦體微貧損動(dòng)態(tài)控制技術(shù)研究

摘要：緩傾斜中厚礦體賦存條件較為特殊，采場(chǎng)空頂高度較高，頂板管理困難，采準(zhǔn)工程量大，開(kāi)采難度較大，普遍存在采礦損失率高、礦石貧化率高等問(wèn)題。針對(duì)鑫達(dá)黃金礦業(yè)公司囫圇圖礦區(qū)32-2號(hào)脈采場(chǎng)桃形礦柱難回收、貧損指標(biāo)不理想等問(wèn)題，研發(fā)緩傾斜中厚礦體微貧損動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)用全方位鉆孔測(cè)斜技術(shù)，反演設(shè)計(jì)炮孔與實(shí)際炮孔的三維空間模型，研究鉆孔偏斜規(guī)律，大幅度降低礦石貧化率，在回采過(guò)程中2條鑿巖巷道之間的桃形礦柱采用多孔深協(xié)同組合開(kāi)采技術(shù)，有效降低了采礦損失率，顯著提升資源利用率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可為類似礦山安全高效開(kāi)采提供新的技術(shù)途徑。

關(guān)鍵詞：緩傾斜中厚礦體；全方位鉆孔；鉆孔測(cè)斜；多孔深協(xié)同組合開(kāi)采；微貧損動(dòng)態(tài)控制；采礦損失率

中圖分類號(hào)：TD353 文章編號(hào)：1001-1277（2024）07-0001-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240701

引 言

緩傾斜中厚礦體由于自身開(kāi)采技術(shù)條件限制，長(zhǎng)期以來(lái)一直被視作國(guó)內(nèi)外礦業(yè)界公認(rèn)的難采礦體［1-2］。在緩傾斜中厚礦體開(kāi)采過(guò)程中，采場(chǎng)空頂高度較高，頂板管理困難，采準(zhǔn)工程量大，開(kāi)采難度較大，甚至?xí)霈F(xiàn)采礦回采率降低、礦石貧化率增高的問(wèn)題。因此，研究如何安全經(jīng)濟(jì)高效地回采緩傾斜中厚礦體極具現(xiàn)實(shí)意義［3-5］。內(nèi)蒙古包頭鑫達(dá)黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司（下稱“鑫達(dá)黃金礦業(yè)公司”）囫圇圖礦區(qū)32-2號(hào)脈采用全面采礦法進(jìn)行回采，存在回采效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、采礦損失率高、作業(yè)安全性差等難題［6-7］，本文提出應(yīng)用雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)，重點(diǎn)運(yùn)用全方位鉆孔測(cè)斜、多孔深協(xié)同組合開(kāi)采、三維模型評(píng)價(jià)等方法，研發(fā)緩傾斜中厚礦體微貧損動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，顯著提升了資源利用率和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，可為類似礦山安全高效開(kāi)采提供新的技術(shù)途徑。

1 工程背景

鑫達(dá)黃金礦業(yè)公司囫圇圖礦區(qū)32-2號(hào)脈1315采場(chǎng)礦體為緩傾斜中厚礦體，位于32-2號(hào)脈15勘探線—23勘探線、900～930 m標(biāo)高，礦體平均厚度8 m，資源儲(chǔ)量約7.98萬(wàn)t，平均金品位2.47 g/t，金金屬量約117.43 kg。根據(jù)礦體賦存狀態(tài)，為了最大限度提高采場(chǎng)生產(chǎn)效率，減少采礦損失貧化，設(shè)計(jì)采用雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)對(duì)32-2號(hào)脈進(jìn)行安全、高效、有序回采，使用YGZ-90鑿巖機(jī)進(jìn)行落礦，使用WJD-1YK型地下遙控電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦。雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)方案如圖1所示。其中，礦塊沿走向布置，礦塊長(zhǎng)度為50 m，高度為階段高度30 m，厚度為礦體厚度，本方案根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)礦體實(shí)際條件確定礦體真厚度為10 m，礦體傾角為25°，采場(chǎng)兩端預(yù)留4 m間柱，回采礦房長(zhǎng)度為46 m，礦房回采結(jié)束后視圍巖情況對(duì)頂柱和間柱進(jìn)行部分回收。采礦方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。

2 微貧損動(dòng)態(tài)控制技術(shù)

2.1 礦體低損失控制技術(shù)研究

緩傾斜中厚礦體開(kāi)采過(guò)程中，礦石的一次損失主要為小于礦石自然安歇角而無(wú)法崩落的礦石；礦石二次損失主要是由殘留在采空區(qū)內(nèi)的礦石無(wú)法出盡造成的。

在應(yīng)用雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)過(guò)程中，根據(jù)礦石自然安歇角的要求對(duì)邊孔角進(jìn)行設(shè)計(jì)，邊孔角一般設(shè)計(jì)為45°，因此，2條進(jìn)路之間將形成較大的桃形礦柱（如圖2所示）。當(dāng)采用中深孔進(jìn)行回采時(shí)，該部分礦石不但將永久損失，而且因受其影響上部崩落的礦石將在此形成脊部殘留，后期無(wú)法進(jìn)行二次回收，采礦損失率較大。

針對(duì)采場(chǎng)桃形礦柱回收難、貧損指標(biāo)不理想等問(wèn)題，在回采過(guò)程中，采用多孔深協(xié)同組合開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行雙進(jìn)路分幅安全高效回采，實(shí)現(xiàn)多孔深協(xié)同組合開(kāi)采，可有效提高該桃形礦柱的回收量，有效降低采礦損失率，顯著提升資源利用率和經(jīng)濟(jì)效益。多孔深協(xié)同組合開(kāi)采方式如圖3所示。

對(duì)于2條鑿巖巷道中間的桃形礦柱，腰線以上布置中深孔時(shí)，采用YGZ-90鑿巖機(jī)鉆孔，而腰線以下部分采用YT-28鉆機(jī)鉆鑿淺孔，采用交錯(cuò)布置形式，炮孔間距為0.6～0.7 m，排距為0.8～1.0 m，與正排中深孔同時(shí)起爆，炮孔布置形式如圖4所示。

2.2 高精度控制爆破技術(shù)

緩傾斜中厚礦體開(kāi)采過(guò)程中，礦石貧化主要是由達(dá)到礦石自然安歇角而將邊孔角放大后所崩落的圍巖混入導(dǎo)致的。雙進(jìn)路分幅采場(chǎng)內(nèi)整體自上而下順序回采，在同一分段內(nèi)可先在上盤鑿巖巷道進(jìn)行后退式回采，亦可以2個(gè)鑿巖巷道同時(shí)進(jìn)行后退式回采。礦體回采過(guò)程中，在鑿巖巷道內(nèi)采用YGZ-90鑿巖機(jī)鉆鑿上向扇形炮孔，孔間距及排距需要根據(jù)巖石性質(zhì)并結(jié)合理論計(jì)算公式確定。為了實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)低貧損開(kāi)采目標(biāo)，開(kāi)展了高精度控制爆破技術(shù)研究。應(yīng)用全方位鉆孔測(cè)斜儀對(duì)扇形中深孔進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并與原設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出鉆孔偏斜與鉆孔長(zhǎng)度和傾角的相對(duì)關(guān)系，并在三維空間模型進(jìn)行反演，依據(jù)鉆孔偏斜規(guī)律對(duì)炮孔進(jìn)行修正，以達(dá)到回采爆破效果。采場(chǎng)扇形中深孔炮孔布置參數(shù)為排距1.4 m，孔底距1.8 m，雙進(jìn)路炮孔布置如圖5所示。

現(xiàn)場(chǎng)采用全方位鉆孔測(cè)斜儀進(jìn)行鉆孔測(cè)量，其使用半剛性推桿系統(tǒng)進(jìn)行推進(jìn)，將測(cè)斜儀推送至扇形中深孔內(nèi)，每次推進(jìn)距離為2 m。在測(cè)量過(guò)程中可通過(guò)數(shù)字顯示設(shè)備直接查看鉆孔測(cè)量數(shù)據(jù)及測(cè)量結(jié)果。部分鉆孔測(cè)量報(bào)告如圖6所示，報(bào)告中可清晰展現(xiàn)出鉆孔測(cè)量各點(diǎn)實(shí)際方位、傾角及鉆孔深度。將每個(gè)炮孔測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出，形成雙進(jìn)路扇形中深孔測(cè)量圖，結(jié)果如圖7所示。

對(duì)鉆孔進(jìn)行測(cè)量得到的鉆孔測(cè)斜數(shù)據(jù)如表2所示。由表2可知：鉆孔的主要傾斜方向是沿傾角方向進(jìn)行偏斜。

對(duì)實(shí)際測(cè)量的鉆孔與設(shè)計(jì)炮孔進(jìn)行對(duì)比，并在三維模型中進(jìn)行空間反演，結(jié)果如圖8所示。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果

囫圇圖礦區(qū)1315采場(chǎng)采用雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行回采，脈內(nèi)、脈外雙進(jìn)路采準(zhǔn)工程布置如圖9所示。

基于中深孔爆破的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)只對(duì)初選出的方案進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)方案每次爆破1～2次，每次爆破1～2排，爆完后立即對(duì)爆下的礦石進(jìn)行清理，并對(duì)爆破效果相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量和評(píng)價(jià)，根據(jù)各方案的試驗(yàn)結(jié)果確定最優(yōu)方案和參數(shù)。

通過(guò)對(duì)爆破數(shù)值模擬分析，初步確定的鑿巖爆破參數(shù)為：排距1.4 m，孔底距1.8 m。該排炮孔布置參數(shù)如表3所示。

按以上爆破參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，其爆破效果較好，爆破塊度大小適中，無(wú)大塊出現(xiàn)，因此該爆破參數(shù)適合鑫達(dá)黃金礦業(yè)公司。爆破技術(shù)指標(biāo)如表4所示，現(xiàn)場(chǎng)爆破情況如圖10所示。

目前，工業(yè)試驗(yàn)采場(chǎng)已經(jīng)基本回采結(jié)束，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，試驗(yàn)采場(chǎng)采礦損失率5.6 %，礦石貧化率9.3 %，綜合生產(chǎn)能力263 t/d。

4 結(jié) 論

1）本文提出了雙進(jìn)路分幅安全高效開(kāi)采技術(shù)，有效提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力、降低采場(chǎng)損失率的同時(shí)，保證了作業(yè)人員及設(shè)備的安全，實(shí)現(xiàn)了緩傾斜中厚礦體安全經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)采。

2）采用數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方式進(jìn)行了爆破試驗(yàn)，確定了適宜鑫達(dá)黃金礦業(yè)公司礦巖條件的鑿巖爆破參數(shù)：排距1.4 m，孔底距1.8 m。同時(shí)，結(jié)合扇形中深孔測(cè)斜技術(shù)，對(duì)鉆孔偏斜情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，針對(duì)礦巖特性確定了鉆孔偏斜規(guī)律，并對(duì)炮孔參數(shù)進(jìn)行修正，有效降低了采場(chǎng)的貧損指標(biāo)。

3）針對(duì)2條鑿巖巷道之間桃形礦柱及脊部殘留回收困難問(wèn)題，提出了多孔深協(xié)同組合開(kāi)采技術(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，1315采場(chǎng)采礦損失率為5.6 %，礦石貧化率為9.3 %，采場(chǎng)生產(chǎn)能力為263 t/d。

［參 考 文 獻(xiàn)］

［1］王征，李闖.大白陽(yáng)金礦緩傾斜中厚礦體采礦方法優(yōu)化選擇及應(yīng)用［J］.黃金，2019，40（8）：37-40.

［2］陽(yáng)雨平，吳愛(ài)祥.淺析國(guó)內(nèi)緩傾斜中厚礦體回采現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］.黃金，2002，23（1）：14-17.

［3］鄭成英，唐濤.緩傾斜中厚礦體開(kāi)采技術(shù)及應(yīng)用［J］.黃金，2018，39（5）：41-45.

［4］謝文杰，王宜勇，孔祥業(yè).緩傾斜中厚礦體采礦方法試驗(yàn)與應(yīng)用［J］.黃金，2012，33（8）：25-27.

［5］盧漢驥.房柱法在東川瀾泥坪礦緩傾斜薄至中厚礦體中的應(yīng)用及其改進(jìn)方案［J］.云南冶金，1982（3）：30-31.

［6］李佳洋.貢北金礦破碎頂板下緩傾斜薄至中厚礦體安全開(kāi)采技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2011.

［7］柴建設(shè)，張?jiān)迄i，王志國(guó)，等.頂板不穩(wěn)定的緩傾斜薄至中厚難采金礦體的開(kāi)采［J］.黃金，2000，21（5）：14-16.

Research on dynamic control technology for slight dilution and loss in moderately inclined medium-thick ore bodies

Hou Jun1，2，Lu Youjia3，Liu Yanjun1

Abstract：The moderately inclined medium-thick ore bodies have unique occurrence conditions，with fairly high stope ceiling heights，difficult roof management，large amounts of preliminary mining work，and significant mining challenges.Common issues include high mining loss rates and high ore dilution rates.To address the problems in the stope of Vein 32-2 of the Huluntu mining area at Xinda Gold Mining Company，such as the difficulty in recovering the peach-shaped ore pillars and unsatisfactory dilution and loss indicators，a dynamic control technology for slight dilution and loss in moderately inclined medium-thick ore bodies was developed.This technology systematically utilizes all-around borehole inclinometry，reversely deduces the 3D spatial model of the designed boreholes versus actual boreholes，and studies the borehole deviation patterns.It significantly reduces the ore dilution rate.During the recovery process，the peach-shaped ore pillars between two drilling drifts are mined using a mining method with a combination of different hole lengths，effectively reducing the mining loss rate.This approach significantly enhances resource utilization and the technical and economic indicators，providing a new technical pathway for the safe and efficient mining of similar mines.

Keywords：moderately inclined medium-thick ore body;all-around borehole;borehole inclinometry;mining with a combination of different hole lengths;dynamic control of slight dilution and loss;mining loss rate

收稿日期：2024-02-18； 修回日期：2024-04-25

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFC2905004）

作者簡(jiǎn)介：侯 俊（1989—），男，工程師，博士研究生，從事金屬礦山采礦技術(shù)研究工作；E-mail：281548063@qq.com