關(guān)于中村釩礦礦區(qū)采礦方法的探討

【摘 要】對陜南山陽中村釩礦區(qū)采礦方法進行觀察、研究，創(chuàng)新出經(jīng)濟指標(biāo)更好的“隔斷采礦法”，大大提升該區(qū)的經(jīng)濟效益。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)固性；房柱留礦法；隔斷房柱留礦法

1.地質(zhì)概況和礦巖穩(wěn)固性

1.1地質(zhì)概況

礦區(qū)地處陜西秦嶺山脈中段南側(cè)，屬南秦嶺印支褶皺帶，位于耀嶺河背斜南翼。.中村釩礦床則賦存于煙家溝倒轉(zhuǎn)背斜南翼，地層倒轉(zhuǎn)向北傾斜的單斜構(gòu)造中，出露地層以寒武系下統(tǒng)為主，震旦系上統(tǒng)燈影組上段地層為次。礦體產(chǎn)于下寒武統(tǒng)水溝口組下段（εsg1）屬淺海相同生沉積礦床。主采礦體賦存于過渡層（εsg1—3）及其上下炭質(zhì)粘土巖（εsg1—4）和薄層硅質(zhì)巖（εsg1—2）內(nèi)，呈層狀，礦體走向90°至110°，傾向北，平均傾角47°30′，礦體厚度1.43—15.21米，平均7.30米，V2O5含量為0.83—1.32%，平均品位為0.95%。礦體由硅質(zhì)巖、硅質(zhì)炭質(zhì)粘土巖和炭質(zhì)粘土巖三種含釩的巖石所組成。礦體下部與炭質(zhì)粘土巖接觸界線不清，上部為褐色粘土巖層與頂板圍巖分界線基本清楚。礦體頂板為薄層硅質(zhì)粘土巖，致密堅硬、性脆、節(jié)理、裂隙發(fā)育、多屬中等穩(wěn)固，少量為不穩(wěn)固或極不穩(wěn)固；底板為含炭粘土巖，巖層厚度大，節(jié)理裂隙不發(fā)育，裂隙率0.5—1.0%，穩(wěn)固。

1.2穩(wěn)固性

通過礦巖性質(zhì)和生產(chǎn)實際中觀察，本礦區(qū)礦巖穩(wěn)固性總體上較差，大體上分三類：一類為極不穩(wěn)固型（需超前支護），如部分黃泥塊段512、513、615、616塊段等；一類為不穩(wěn)固型（暴露面積在50m2以內(nèi)），如褶皺發(fā)育的525、526、627、628塊段等；一類為中等穩(wěn)固型（暴露面積在50～200m2），如CⅡ等大部分塊段。

2.本礦區(qū)采礦方法演變過程及科研性試驗方法

2.1演變過程

留礦法→分段留礦法→房柱式留礦法→分段房柱式留礦法。

2.2科研性試驗

長沙礦山設(shè)計院進行了充填采礦法試驗，下向水平分層人工假頂采礦法試驗，分段扇形垂直中深孔崩落發(fā)試驗，回采率，貧化率均差，經(jīng)濟效果均不理想。

3.隔段房柱式留礦法的設(shè)想

3.1形成原因

由于房柱式留礦法頂板暴露面積較大，頂板巖移大，且隨時間可能形成流變，造成冒落事故，對人及設(shè)備形成不安全隱患，且造成礦石積壓損失和貧化；分段房柱式留礦法雖然克服以上問題，但由于掘進工程量大，占用設(shè)備多，且分段礦柱大，損失多，回采率低。所以形成一種新方法，既能宿小頂板暴露面積，不產(chǎn)生冒頂，生產(chǎn)安全，貧化小，又能減小分段礦柱損失，回采率高，既能減少設(shè)備占用，又能提高生產(chǎn)能力的新的采礦方法是必要的，故形成了隔段房柱式留礦法的設(shè)想。

3.2隔段房柱式留礦法技術(shù)參數(shù)

隔段房柱式留礦法礦塊參數(shù)為：階段高度50.0m，走向長度50.0m，階段底柱5.5m，階段頂柱為0.0m（以上階段底柱為頂柱）；隔段礦柱4.0m；階段斜長66.25m，其中底柱斜長7.0m，下隔段斜長28.625m，礦房斜長24.625m，上隔段斜長28.625m，礦房斜長24.625m。

如圖所示：

3.3隔段房柱式留礦法采礦工藝

其形人、通風(fēng)、鑿巖、落礦，搬運，扒礦系統(tǒng)與房柱式留礦法相同，只是在回采斜長到28.625m時不能按礦房全寬回采，而是在礦房寬度中部沿底板上掘4米2*2m2進路，再上采成上口寬為5.0m的漏斗，然后按礦房全寬向上回采。

4.隔段房柱式留礦法優(yōu)缺點

□優(yōu)點：A掘進工程少，與分段相比如下表：

B占用設(shè)備少，少用電耙子一臺、電纜線40.0m、滑輪2個。

C回收率提高。少損失礦量：42*3*6*2.34=1769.04噸

D減少貧化率。減少廢石混入量：（6*2*2+6*2*2）*2.34=112.32噸

E綜合經(jīng)濟效益提高：

①節(jié)省巷道工程費54m*4㎡*119元/m3=2.5704萬元。

②節(jié)省設(shè)備費用約3萬元。

③ 多回收資源資金：1769.04噸*0.91%*86%*10萬=138.45萬元。

④降低貧化效率，節(jié)省資金：112.32t*（70元/t采+380元/t選）=5.05萬元。

□缺點：A、由于中間設(shè)隔離辟漏，故對采礦塊度有嚴(yán)格要求，容易發(fā)生堵塞且疏通困難。

B、生產(chǎn)至隔離辟漏段，放礦要求嚴(yán)格控制，防止多放而不能形成工作臺。

C至辟漏段產(chǎn)量有所減少，辟漏形成后才能回到正常產(chǎn)量。

D對下隔段房柱必須加強管理，嚴(yán)禁超挖礦柱，嚴(yán)禁超采頂板破板等。

5.隔段房柱式留礦法可行性論證

5.1理論上

從本礦區(qū)地質(zhì)情況和采礦方法演變及實驗采場看，縮小回采單元，減少頂板暴露面積，控制頂板冒落是采礦方法成功與應(yīng)用的關(guān)鍵。隔段房柱式留礦法以隔離辟漏為礦房傾向中部礦柱，把頂板沿傾向劃分為兩部分，頂板暴露面積由246.3平方米變成兩個123.15平方米，頂板壓力減半，頂板傾向力臂減半。如圖所示：

隔離前O點力學(xué)性F=G*1/2L。

隔離后O'（O''）點力學(xué)性F'=1/2G*1/4L。

F/F'=4

從隔離前后力學(xué)性看，隔離后O'（O''）點受力為隔離前O點受力的1/4，則隔離后頂板變形小，安全性好；暴露面積123.15平方米也符合（50～200m2）中等穩(wěn)定礦巖的暴露要求。

5.2實踐上

該方案是最原始民用糖胡蘆采礦法的變形發(fā)展，也是本礦區(qū)分段房柱留礦采礦法的變形，糖胡蘆采礦被民采廣泛應(yīng)用，分段采礦法在本礦區(qū)廣泛應(yīng)用，故其必然可行。

6.隔段房柱式留礦法在生產(chǎn)中注意事項

（1）加強電耙道斗穿斗頸工程質(zhì)量管理，確保辟漏礦柱安全和礦房安全 溜礦禁止礦房內(nèi)放空而形成落礦對礦柱的沖擊破壞。

（2）加強對房柱的管理，礦房采礦時，掏心炮放在礦房中部，減少對兩邊礦柱的沖擊，如圖：

（3）礦房礦柱頂部嚴(yán)禁超挖，頂眼應(yīng)于礦房中心稍斜，形成小三角，有利于形成天然拱且穩(wěn)定。

（4）礦房與礦房之間聯(lián)絡(luò)道嚴(yán)禁剝透而應(yīng)平掘掘透，確保礦柱尺寸。

（5）隔段礦柱上部必須形成漏斗形，要嚴(yán)禁形成平底如圖：

漏斗優(yōu)點為：A增大了礦柱的尺寸，保證了安全性。

B形成自溜，減少積壓。

C礦石下壓力被分解，減少了礦石靜壓與沖動壓。

（6）回采過程中應(yīng)保證護頂?shù)V完整，嚴(yán)禁破壞而形成應(yīng)力集中弱面區(qū)。如圖：

7.經(jīng)濟效益及遠景效益

7.1綜合經(jīng)濟效益

a、單個礦塊減少資金：149.07萬元（四款優(yōu)點E項求得）。

b、單噸礦節(jié)省資金：149.07萬元/（50*66.25*6*2.34）（單個礦塊礦量）*75%（回采率）噸=149.07萬元/34880.625噸

=42.74元/噸。

7.2遠景經(jīng)濟效益

a、五洲遠景可采地質(zhì)儲量：1900萬噸。

b、預(yù)測產(chǎn)生經(jīng)濟效益：1900萬噸*70%（資源可利用率）*75%（回采率）*42.74元/噸=4.2633億元。

8.試驗及應(yīng)用

隔斷房柱式留礦法在1015中段 701、723礦塊進行試驗，安全性可靠、技術(shù)上可行、經(jīng)濟指標(biāo)很理想；將在967、917及以下中段廣泛推廣應(yīng)用。