聯(lián)合采礦法回采破碎緩傾斜厚大富錳礦塊

高鴻鵬

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 鶴慶 671500)

采 礦

聯(lián)合采礦法回采破碎緩傾斜厚大富錳礦塊

高鴻鵬

(云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 鶴慶 671500)

剖析了緩傾斜破碎厚大富錳礦塊的賦存條件，對(duì)聯(lián)合采礦時(shí)的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)、采切工程布置、回采順序、回采工藝、主要技術(shù)指標(biāo)等進(jìn)行了闡述。

富錳礦塊；聯(lián)合采礦；回采

云南省鶴慶錳業(yè)有限責(zé)任公司小天井礦區(qū)2 490～2 510中段11～15線礦體以破碎緩傾斜厚大富錳礦體為主，2 510中段以上礦體經(jīng)多年開(kāi)采，已形成采空區(qū)，現(xiàn)將回采2 510中段以下的礦體。

1 礦塊賦存條件

2 490～2 510中段11～15線礦體賦存于三迭統(tǒng)松桂組上段(T3sh2-2)的灰綠色泥巖和灰?guī)r之間，屬I(mǎi)號(hào)礦體，礦體傾角15(°)～47(°)。而13～14線的礦塊礦石以原生碳酸錳伴二氧化錳為主，越接近頂板，礦石氧化程度越高，為不穩(wěn)固，f=4～6，平均品位40.2%，2 510中段13線穿脈揭露礦塊最大水平厚度為27.8 m，傾角26(°)～32(°)，屬不穩(wěn)固的緩傾斜破碎厚大富錳礦塊，礦塊走向長(zhǎng)48 m，斜長(zhǎng)61 m，礦石體重3.0 t/m3，礦石自溜角度55(°)。

礦塊頂板為破碎的層狀似層狀薄層灰?guī)r，易脫層片幫，f=3～5。底板為灰?guī)r，f=8。礦巖界線清析，接觸面較平整光滑。

因探礦所需2015年以前該礦塊在2 496 m有一條探礦沿脈，探沿以下礦體至2 490 m逐漸變薄，探沿揭露的礦體最大真厚度為3.9 m，2 490沿脈揭露的礦體平均厚度為1.4 m。2 496 m探沿大約2 490 m沿脈礦塊斜長(zhǎng)11 m，地質(zhì)儲(chǔ)量4 120 t，2 496 m探沿采空區(qū)礦塊斜長(zhǎng)50 m地質(zhì)儲(chǔ)量42 700 t。

2 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)和回采

2.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)

將此礦塊劃為一個(gè)采場(chǎng)，采場(chǎng)沿走向布置，走向長(zhǎng)48 m，階段高度20 m。以2 496 m探沿為界，將礦塊分成兩個(gè)采區(qū)：2 496 m探沿以上為分層崩落法采區(qū)，分層高度2.5 m，寬度2.5 m；2 496 m探沿以下為膠結(jié)充填法采區(qū)，分條高為礦厚、寬度3 m。采場(chǎng)不留間柱，無(wú)頂柱，底柱為膠結(jié)充填體。

2.2 采場(chǎng)采切工程布置

在采場(chǎng)中部2 490主巷中先掘出礦穿脈，穿脈端部頂板距礦體底板7 m時(shí)，掘脈外集礦上山至2 510主巷下部，集礦上山與2 510主巷用回風(fēng)小井貫通。自2 490沿脈向上掘脈內(nèi)安全聯(lián)絡(luò)上山(方向同集礦上山、與集礦上山相距3.2 m)至崩落法采區(qū)的首采分層主進(jìn)路標(biāo)高。集礦上山與脈內(nèi)安全聯(lián)絡(luò)上山之間用出礦小井貫通，以形成崩落法采區(qū)的人行、出礦、通風(fēng)、進(jìn)料系統(tǒng)。

2 496 m以下至2 490沿脈巷礦塊已形成脈內(nèi)安全聯(lián)絡(luò)上山，從2 490脈內(nèi)巷、礦塊端部向掘上山至2 496 m探沿即可。采切工程量見(jiàn)表1。

表1 采切工程量

2.3 回采順序

分層崩法頂板管理以鋪設(shè)地梁金屬網(wǎng)假底、強(qiáng)制放頂以形成足夠厚的覆巖層為主，頂板允許冒落，是主動(dòng)釋放壓力；而充填法采礦是用充填體充填采空區(qū)，頂板不允許冒落，不再放頂釋放壓力屬被動(dòng)抗壓，兩采礦方法的頂板管理方法是不同的、相反的[1]。因頂板管理方法不同，確定了兩個(gè)采區(qū)的回采順序：先回采充填法采區(qū)，膠結(jié)充填結(jié)束后形成中段階段柱，不再影響2 490 m以下的回采。再回采崩落采區(qū)。

2.4 回采

2.4.1 充填法采區(qū)

1) 回采：從2 490脈內(nèi)巷中以礦塊的一端為回采作業(yè)面，先掘2 490脈內(nèi)巷至2 496 m探沿的上山，將上山刷開(kāi)成寬3 m，高為礦厚的待充填空間，頂板用錨桿金屬網(wǎng)支護(hù)，再用毛砼膠結(jié)充填已采空區(qū)。采用YT-28鑿巖機(jī)淺孔鑿巖爆破：炮眼直徑為42 mm，以充填體和待采區(qū)的空隙為自由面從上至下布置炮眼，眼深1.2～1.4 m，炮眼抵抗線0.4～0.6 m，炮眼利用率85%，炮眼堵塞長(zhǎng)度為0.3～0.4 m，起爆藥包置于眼底，采用多段秒管(S1～S5)連接磁電雷管和起爆器爆破落礦。依次分條回采、支護(hù)、膠填，最后形成了只留脈內(nèi)安全聯(lián)絡(luò)上山外其他全是膠結(jié)充填體的階段柱。

2) 錨桿金屬網(wǎng)支護(hù)：錨桿金屬網(wǎng)的主要作用有懸吊作用、擠壓加固作用和組合拱作用，小天井礦區(qū)在回采中厚緩傾斜礦體時(shí)的“人工柱錨桿金屬網(wǎng)房柱法”對(duì)礦體頂板的支護(hù)是行之有效的。在回采膠結(jié)充填法采區(qū)時(shí)，錨桿采用燕尾形φ=18 mm的螺紋鋼、長(zhǎng)度2.5 m，錨桿眼布置在巖石較凹處，φ=38～45 mm，眼距1 000 mm×1 000 mm，允許偏差正負(fù)150 mm，方向垂直頂板巖石，錨固劑為速凝水泥卷，安裝時(shí)水泥卷飽滿，封孔嚴(yán)密。金屬網(wǎng)隨巖面鋪設(shè)，金屬網(wǎng)用10號(hào)或12號(hào)鐵絲，錨桿間主筋用雙線崩直后扭成麻花狀，主線間用單股或雙股鐵絲纏繞后崩直，網(wǎng)格以50 mm×50 mm為佳。托板緊貼巖面，螺母必須擰緊，螺桿外露長(zhǎng)度小于30 mm。當(dāng)頂板有脫層，錨桿金屬網(wǎng)難以兜住脫層的巖體時(shí)，可用木立柱和木棚子共同形成柔性支護(hù)體加強(qiáng)支護(hù)頂板[2]。

3) 膠結(jié)充填：從下而上逆礦體傾斜方向充填，充填體以石灰?guī)r片石為主，片石之間用75號(hào)砂漿充填。片石強(qiáng)度在200號(hào)以上，規(guī)格以人工易于搬運(yùn)為宜，片石未風(fēng)化部分占80%以上，表層干凈無(wú)污泥，砂石為細(xì)砂或人工砂，砂中含泥低于3%，水泥用P.C32.5R。膠結(jié)砂漿：標(biāo)號(hào)75號(hào)，配比為：水泥∶砂=1∶6.7，水灰比為0.45。

充填體規(guī)格，底寬2.8～3.2 m，接頂寬應(yīng)不小于2.6 m，充填體一側(cè)和下部(2 490 m沿脈巷)收角為85(°)，上部收角以垂直頂?shù)装鍍A角充填為宜。充填前要將基底清掃干凈，不得在不實(shí)、不穩(wěn)的基底上充填。在充填前，必須預(yù)先澆灌一層砂漿，片石充填好一層后灌砂漿，砂漿飽滿率必須達(dá)到85%以上，一次充填高度不得超過(guò)40 cm，片石層必須做到片石與片石之間相互銜接，上下層之間要壓縫，砂漿飽滿，接頂時(shí)要求充填體與頂板接觸嚴(yán)密，防止“點(diǎn)接觸”[3]。

2.4.2 分層崩落采區(qū)

1) 分層回采

礦塊回采時(shí)分層高度決定了礦塊的采切比的大小、生產(chǎn)能力及直接采礦成本。小天井礦區(qū)已在702采、703采、301采、302采、303采、401采、402采、403采應(yīng)用分層崩落法采礦，采場(chǎng)的分層高度2.4～2.6 m，其鋪地梁金屬網(wǎng)、“采三、放二、留一”、金屬飄桿控頂?shù)捻敯骞芾矸绞绞强尚械模Ч黠@。將此礦塊劃分為6個(gè)分層，回采時(shí)的分層高度取2.5 m，分層回采時(shí)將分層主進(jìn)路沿礦體走向布置在礦體底板上，由主進(jìn)路兩端分別向礦體頂板回采分進(jìn)路。依次退采分進(jìn)路至脈內(nèi)安全聯(lián)絡(luò)上山，分層回采結(jié)束[4]。

2) 鑿巖爆破

鑿巖機(jī)為YT-28，采用一字型鉆頭(直徑為42 mm)。采用淺孔鑿巖爆破：炮眼布置時(shí)將棚眼布置在距地梁0.4 m處，眼深視地梁長(zhǎng)短而定，一般為1.2～1.5 m；炮眼抵抗線：0.4～0.5 m，炮眼利用率85%；采用多段秒管(S1～S5)，限藥量進(jìn)行爆破落礦；據(jù)炮眼的不同位置，單孔裝藥量(炸藥為1號(hào)巖石乳化炸藥)最大不超過(guò)0.9 kg，炮眼的堵塞長(zhǎng)度為0.3～0.4 m，起爆藥包置于眼底。裝藥完畢，將秒管的腳線攏成一束，用2發(fā)磁電雷管配子母銅線連接起爆器起爆。

3) 支護(hù)

主進(jìn)路用一梁兩柱的木棚子支護(hù)為主(材質(zhì)多采用栗木，栗木小頭φ≥120 mm)，木棚子間距0.4～0.6 m，隨著分進(jìn)路的退采，主進(jìn)路壓力增大，要加密木棚子的密度，或采用密集支護(hù)。

分進(jìn)路也以木棚子支護(hù)為主，間距0.8～1 m，隨著2、3條分進(jìn)路的回采，要對(duì)第1條(或第2條)已采分進(jìn)路壓力大的部位加強(qiáng)木支護(hù)(打立柱)。主進(jìn)路、分進(jìn)路有局部片幫冒頂時(shí)，地梁在回采前提前暴露，要用木立柱先支護(hù)地梁；采場(chǎng)回采時(shí)有局部的漏頂，用金屬飄桿(1寸管，長(zhǎng)1.5～2 m)預(yù)先控制假頂支護(hù)，處理漏頂。

4) 出礦

主進(jìn)路及分進(jìn)路出礦用人力推車(chē)運(yùn)至出礦小井，礦石溜入集礦上山，在集礦上山中用2DPJ-13電扒扒至放礦閘門(mén)放入礦車(chē)，經(jīng)出礦穿脈后用3 t機(jī)車(chē)運(yùn)至地表礦倉(cāng)。

5) 假底鋪設(shè)

分進(jìn)路礦石出完后，沿分進(jìn)路方向開(kāi)挖平行的間距為0.4 m，深0.2 m的地梁溝，溝內(nèi)鋪栗木地梁，地梁之間用碎礦石充填。地梁采用搭接相連，搭接長(zhǎng)0.4 m，并用10號(hào)鐵絲捆扎2道扎緊，把數(shù)根地梁連成一條完整得長(zhǎng)地梁，平行4條至礦體底頂板。將金屬網(wǎng)(用胎發(fā)絲編制，網(wǎng)孔50 mm×50 mm，規(guī)格寬×長(zhǎng)為3 m×2 m)交錯(cuò)鋪在地梁上，金屬網(wǎng)搭口長(zhǎng)度為0.3 m，用3寸釘釘緊，礦體上下盤(pán)多鋪金屬網(wǎng)(比地梁高0.5～0.8 m)。在鋪好的金屬網(wǎng)上平放一些廢舊坑木、劈柴、廢碴，形成緩沖層。待放頂主進(jìn)路的地梁金屬網(wǎng)鋪設(shè)垂直于分進(jìn)路，鋪設(shè)方法同分進(jìn)路。

6) 放頂

堅(jiān)持“采三、放二、留一”的放頂原則：當(dāng)分進(jìn)路采完三條時(shí)(懸頂距6～7.5 m，放頂距1.8～5 m，控頂距2 m)，對(duì)應(yīng)的分層主進(jìn)路會(huì)有個(gè)別支架破裂，第1、2條分進(jìn)路的支架部份會(huì)出現(xiàn)傾斜、折斷和斷裂，局部有上分層假頂下沉而出現(xiàn)漏碴現(xiàn)象，待采分進(jìn)路礦石向采空進(jìn)路片幫，此時(shí)要用木立柱加強(qiáng)第三條分進(jìn)路的支護(hù)。同時(shí)在第1條木棚子的梁、腿、立柱上捆扎約0.15 kg的小藥包崩斷支架的梁、腿、立柱，將上部假頂均勻降落在回采分層的地梁金屬網(wǎng)上。放頂后，主進(jìn)路的壓力逐漸消失，待采分進(jìn)路壓力減小，可確保分進(jìn)路回采安全。如此循環(huán)，直至將整個(gè)分層放后頂釋放壓力。

2.5 通風(fēng)

小天井礦區(qū)為兩班作業(yè)制，礦塊在采切、回采時(shí)均為獨(dú)頭作業(yè)。爆破作業(yè)后，應(yīng)用局扇進(jìn)行壓入式通風(fēng)，新鮮風(fēng)從人行上山進(jìn)入回采分層后，有毒有害氣體被沖淡，污風(fēng)靠局扇經(jīng)回風(fēng)小井抽出到2 510中段排至主回風(fēng)井至地表。

3 主要技術(shù)指標(biāo)

聯(lián)合采礦法回采破碎緩傾斜厚大富錳礦體主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 主要技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié) 語(yǔ)

在礦塊采切、回采、膠結(jié)充填過(guò)程中，有待改進(jìn)的地方有幾點(diǎn)：分層崩落采礦坑木消耗大，應(yīng)用回柱絞車(chē)回收坑木；膠結(jié)充填時(shí)充填料搬運(yùn)強(qiáng)度大，可以用小型提升設(shè)備提升充填料；回采時(shí)有二次倒運(yùn)，礦塊生產(chǎn)率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，要設(shè)法加大出礦機(jī)械化程度。

[1] 中國(guó)礦業(yè)學(xué)院. 井巷工程[M]. 北京：煤炭工業(yè)出版社，1984.

[2] 郭金峰. 20年地下錳礦床開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)展與展望[J]. 中國(guó)錳業(yè)，2002, 20(3): 32-36.

[3] 解世俊. 金屬礦床地下開(kāi)采[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社，2006.

[4] 傅林. 分層崩落采礦法回采急傾斜破碎中厚富錳礦體[J]. 中國(guó)錳業(yè)，2016, 34(3): 39-43.

A Joint Stoping Method to Crush Gently-inclined Mn-ore Blocks in Thick

GAO Hongpeng

(YunnanHeqingMn-industryCo.Ltd.,Heqing,Yunnan671500,China)

This article analyzes the existing conditions of gently-inclined Mn-ore blocks in combination of mining stope structure, including the mining engineering, mining, mining technology and main technical index.

Manganese-rich ore block; Joint mining; Recovery

2017-04-08

高鴻鵬(1972-)，男，云南鶴慶人，工程師，研究方向：金屬礦床地下開(kāi)采，手機(jī)：13987282560，E-mail：hqmyghp@163.com.

TD853

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10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.026