緩傾斜極薄礦體采礦方法對(duì)比分析

郭燕忠

(廈門(mén)紫金工程設(shè)計(jì)有限公司)

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緩傾斜極薄礦體采礦方法對(duì)比分析

郭燕忠

(廈門(mén)紫金工程設(shè)計(jì)有限公司)

摘要緩傾斜極薄礦體厚度一般不足1.5 m，采場(chǎng)作業(yè)空間有限，回采難度較大。結(jié)合某鎢礦山實(shí)際開(kāi)采技術(shù)條件，提出了中深孔全面采礦法和削壁充填法2種可行的采礦方法，并進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)于高效開(kāi)采緩傾斜極薄礦體有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞緩傾斜極薄礦體中深孔全面采礦法削壁充填法對(duì)比分析

某鎢礦屬噴流沉積-變質(zhì)改造復(fù)合成因礦床，工業(yè)類(lèi)型屬層狀矽卡巖型白鎢礦。礦體呈層狀-似層狀-透鏡狀-豆莢狀產(chǎn)出，控制長(zhǎng)1 200 m，寬700 m，總體傾向SE，傾角2°～8°，礦體厚0.65～1.50 m，平均1.20 m，為緩傾斜極薄礦體。礦床為基巖網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙含水層充水礦床，礦區(qū)水文地質(zhì)邊界條件清楚，周邊無(wú)地表水體，主要充水含水層富水程度弱，礦坑除有個(gè)別近地表部分沿裂隙有少量滴水外，大部分為干燥區(qū)，深部巖石完整堅(jiān)硬，無(wú)滴水和滲水現(xiàn)象，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。礦體(層)頂?shù)装鍘r石主要由石英電氣石巖、二云斜長(zhǎng)片麻巖、石英二云片巖等組成，巖石節(jié)理、裂隙均不發(fā)育，風(fēng)化蝕變程度低，物理性能良好。礦床工程地質(zhì)條件屬以堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬層狀巖類(lèi)為主的簡(jiǎn)單類(lèi)型層狀礦床。井下礦體厚度一般不足1.5 m，采場(chǎng)作業(yè)空間有限，回采難度較大。針對(duì)該礦山實(shí)際開(kāi)采技術(shù)條件，本研究提出中深孔全面采礦法和削壁充填法2種可行的采礦方法，并對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析。

1采礦方法

1.1中深孔全面采礦法

(1)礦塊布置。采區(qū)內(nèi)沿走向每160 m×80 m劃分1個(gè)礦塊，礦塊內(nèi)每隔15 m劃分1個(gè)獨(dú)立回采礦房，礦房之間留設(shè)2 m永久礦柱(圖1)。

(2)采準(zhǔn)切割。主要采切工程包括礦房切割上山、采場(chǎng)回風(fēng)巷道、采場(chǎng)運(yùn)輸巷道等。自采場(chǎng)運(yùn)輸巷道向礦房掘切割上山，與采場(chǎng)回風(fēng)巷道貫通，采切比133.13 m3/kt。

(3)回采出礦。礦塊內(nèi)以礦房(寬15 m)為單位獨(dú)立回采，每個(gè)礦房布置1條切割上山，斷面尺寸2.5 m×2.5 m，需掘進(jìn)部分底板廢石，切割上山施工完成后，首先用淺孔切采切割上山兩側(cè)礦脈，切采后切割上山變成“T”型受礦溝槽[1]，然后采用中深孔定向拋擲爆破法將礦石拋擲到受礦溝槽[2]，溝槽內(nèi)爆落礦石采用電耙耙運(yùn)至采場(chǎng)下部運(yùn)輸巷道，最后采用鏟運(yùn)機(jī)配合汽車(chē)搬運(yùn)，采場(chǎng)生產(chǎn)能力70 t/d。

圖1　中深孔全面采礦法布置(單位：m)

(4)采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由采場(chǎng)主運(yùn)輸?shù)劳ㄟ^(guò)采場(chǎng)運(yùn)輸巷進(jìn)入采場(chǎng)，沖刷工作面，污風(fēng)由礦房切割上山排至回風(fēng)巷道。

(5)頂板管理。礦房之間留設(shè)2 m礦柱作為永久礦柱支撐頂板，同時(shí)及時(shí)封閉采空區(qū)。回采工作面主要為“T”型受礦溝槽，其頂板暴露面積較小，暴露時(shí)間短，一般不支護(hù)，局部破碎地段采用錨桿、錨網(wǎng)等進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

1.2削壁充填法

(1)礦塊布置。采區(qū)內(nèi)沿走向每160 m×80 m劃分1個(gè)礦塊，礦塊間留設(shè)2 m隔離間柱(圖2)。

(2)采準(zhǔn)切割。主要采切工程包括采場(chǎng)運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道和切割上山等。自采場(chǎng)運(yùn)輸巷道向礦房掘切割上山，與采場(chǎng)回風(fēng)巷道貫通，采切比54.8 m3/kt。

(3)回采出礦。從切割上山開(kāi)始沿走向連續(xù)后退回采，礦巖分次爆破，首先削底板圍巖后落礦，即采用定向拋擲爆破法將底板圍巖拋擲至采空區(qū)，底板殘留廢石可采用鏟運(yùn)機(jī)輔助清理至空區(qū)充填；然后采用松動(dòng)爆破法落礦。采礦、削壁均采用淺孔爆破，爆落礦石采用鏟運(yùn)機(jī)配合汽車(chē)搬運(yùn)，采場(chǎng)生產(chǎn)能力50 t/d。

圖2　削壁充填法布置(單位：m)

(4)削壁量。削壁厚度按下式[3-4]計(jì)算：

式中，B為削壁厚度，m；A為礦脈厚度，取1.2 m；Kc為采空區(qū)充填系數(shù)，取0.85；Kp為巖石松散系數(shù)，取1.6。

據(jù)上式計(jì)算出的削壁厚度1.4 m，礦體平均厚度1.2 m，則削壁充填法平均采幅2.6 m。

(5)削壁拋擲爆破。拋擲爆破的目的是將爆破削下的底板圍巖最大限度地拋擲到已采的空區(qū)進(jìn)行充填，并按礦層推進(jìn)要求接頂，且不允許將礦石隨拋擲圍巖拋至充填體內(nèi)。拋擲充填的效果與炮孔排列、爆破參數(shù)、起爆順序、拋擲方向等密切相關(guān)[4]。參考類(lèi)似礦山的相關(guān)指標(biāo)，削壁拋擲爆破技術(shù)的拋擲率可達(dá)到80%～90%。

(6)采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由采區(qū)主運(yùn)輸?shù)劳ㄟ^(guò)采場(chǎng)運(yùn)輸巷進(jìn)入采場(chǎng)，沖刷工作面，污風(fēng)由采場(chǎng)切割上山排至回風(fēng)巷道。

(7)頂板管理。采用削壁廢石充填采空區(qū)支撐采空區(qū)頂板，回采工作面控頂距一般為3.5～4 m，頂板暴露面積較小，暴露時(shí)間短，一般不支護(hù)，局部破碎地段采用錨桿、錨網(wǎng)等進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。

2對(duì)比分析

中深孔全面采礦法和削壁充填法的主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1　2種采礦方法主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)某鎢礦山開(kāi)采厚度小于1.5 m的緩傾斜極薄礦體，對(duì)中深孔全面采礦法和削壁充填法進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析。結(jié)果表明，該2類(lèi)采礦方法的關(guān)鍵步驟均為拋擲爆破，中深孔全面采礦法采用拋擲爆破，人員僅在切割上山內(nèi)作業(yè)，安全性高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；而削壁充填法采用拋擲爆破實(shí)現(xiàn)了礦石和削壁廢石的分離，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序，提高了采場(chǎng)的生產(chǎn)能力，可見(jiàn)，若能有效控制拋擲爆破，該2類(lèi)方法均可較好地應(yīng)用于開(kāi)采緩傾斜極薄礦體。

參考文獻(xiàn)

[1]王寧.緩傾斜極薄礦脈采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和回采順序優(yōu)化研究[J].金屬礦山，1999(2)：12-15.

[2]周旭.緩傾斜極薄礦脈采礦工藝[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(3)：15-19.

[3]張富民.采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)：礦床開(kāi)采卷[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

[4]常榮鳳，景宏祥.削壁充填采礦法在金渠金礦的試驗(yàn)與應(yīng)用[J].黃金，2009(8)：27-30.

(收稿日期2016-03-28)

郭燕忠(1984—)，男，工程師，361006 福建省廈門(mén)市湖里區(qū)翔云三路128號(hào)。