緩傾斜中厚礦體高效開采采礦方法優(yōu)化選擇

王 亮，仵峰峰

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

緩傾斜中厚礦體高效開采采礦方法優(yōu)化選擇

王 亮1,2，仵峰峰1

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

針對某礦山緩傾斜中厚礦體的開采技術(shù)條件和礦山安全高效開采的生產(chǎn)要求，提出了多種采礦方法方案，通過技術(shù)比較，選用條柱上向分層充填采礦法進行開采，滿足了礦山安全高效生產(chǎn)的要求。

緩傾斜中厚礦體；條柱上向分層充填采礦法；采礦方法選擇

某礦山為多金屬礦，礦體采用見礦采礦的挖硐式民采法開采，其中77～83線-130～-100 m的Ⅰ號礦體地質(zhì)儲量41.1萬t，已采約16萬t，剩余約25.1萬t。礦體傾角15°～20°，真厚度10～18 m，平均品位：Ag 125.89 g/t，Au 0.93 g/t。礦體邊界不清，需要邊采邊探。礦巖穩(wěn)固性整體較好，局部裂隙發(fā)育，蝕變帶的穩(wěn)固性差，會產(chǎn)生局部不良工程地質(zhì)問題，開采中需要采取支護措施。

1 采礦方案選擇

根據(jù)該礦山礦體的賦存條件，可選用的采礦方法有房柱淺孔留礦法、點柱上向分層充填采礦法、條柱上向分層充填采礦法。

從經(jīng)濟效益及生產(chǎn)能力和技術(shù)的新穎性以及推廣適用性方面考慮， 建議采用條柱上向分層充填采礦法。該采礦方法的優(yōu)點有：

(1) 采場內(nèi)鑿巖爆破、出礦、充填可平行作業(yè)，互不影響；

(2) 充填體有較長的養(yǎng)護時間；

(3) 轉(zhuǎn)層時采場內(nèi)仍能進行鑿巖爆破；有利于提高生產(chǎn)能力。

該礦山前期采空區(qū)充填后,下盤較完整的礦體可作為試驗采場采用條柱上向分層充填采礦法回采,采場布置見圖1。

圖1 條柱上向分層充填采礦法

2 條柱上向分層充填采礦法

2.1 采場劃分及結(jié)構(gòu)參數(shù)

將礦體沿81線劃分為2個采場，采場長75～80 m，采場間留4 m寬的隔離礦柱。采場內(nèi)垂直走向每隔13 m劃分為1個分條，每個采場劃分為6個分條，采場內(nèi)分條之間留2 m左右寬度的礦柱，礦柱寬度可根據(jù)采場穩(wěn)定性情況適當調(diào)整。

分層回采高度為4～5 m，空頂高度為6～7 m。布置溜井的分條充填后空頂高為2.8～3 m,便于轉(zhuǎn)層后設(shè)備直接進入采場，其它分層充填后的空頂高為2.2 m，便于鑿巖設(shè)備打垂直上向孔。

2.2 采場采準工程布置

2.2.1 出礦系統(tǒng)

出礦設(shè)備為鏟運機或裝載機，運輸設(shè)備為汽車。從脈外運輸大巷向采場布置出礦穿脈，出礦穿脈一般布置于采場中間。從出礦穿脈往上布置垂直溜井，每個采場布置兩個溜井。溜井底部為堆礦場，溜井之間留適當?shù)V柱支撐，以保證溜井安全。礦石經(jīng)溜井直接溜入堆礦場，然后由鏟車鏟取，裝入汽車，由汽車運輸至主溜井。

對于第一分層，采場出礦時鏟運機從回采采場鏟礦后，經(jīng)采場聯(lián)絡(luò)道運至溜井出礦；對于其它分層，溜井分條充填后空頂高2.8 m，設(shè)備可自由運行，其它分條充填后，空頂高2.2 m，在采場靠溜井的附近沿采場走向，將頂板上挑0.6～0.8 m，形成一條鏟運機運行通道，設(shè)備由該通道進出分條鏟裝礦石。

2.2.2 設(shè)備進出采場工程

在每個采場布置有溜井的分條,沿礦體下盤設(shè)設(shè)備上山，礦體傾角為18°，設(shè)備上山傾角一般為礦體傾角，既可上下現(xiàn)有設(shè)備，也可上下1.5 m3鏟運機。-100 m中段設(shè)設(shè)備聯(lián)絡(luò)硐室。轉(zhuǎn)層時，鏟運機可停留在設(shè)備上山中。

2.2.3 采場回風充填人行工程

每兩個分條共用一個回風充填上山(井)，因為設(shè)備上山可兼做回風充填用，因此每個采場還需布置2個回風充填上山(井)。回風充填井隨回采消失。作為采場的充填上山(井)，充填管道從-100 m經(jīng)該回風充填井進入采場空區(qū)進行充填。轉(zhuǎn)層時，又作為采場鑿巖爆破人員進出采場的通道。

采場人行通道有3個，一個是設(shè)備上山，另兩個是采場回風充填上山(井)。

2.3 采場回采

2.3.1 回采順序

采場由下向上逐層依次回采，每一分層基本保持在同一個水平。一個采場共有6個分條，回采順序由采場兩端向中央逐分條回采，每2個分條組成一個回采充填單元，采場一般分為3～4個步驟回采完畢。鑿巖、爆破、出礦、充填工作分別于不同的分條內(nèi)進行，實行分條內(nèi)集中鑿巖、集中爆破、集中出礦，然后分條獨立充填。

2.3.2 礦柱的大小

在兩個采場之間留4 m寬的永久隔離礦柱。分條之間在相鄰分條充填完畢后，再擴刷臨時礦柱，永久礦柱寬為1.8～2 m。

為了提高回采采場的安全性，在每分條回采時，增加2～2.2 m寬的臨時礦柱，使礦柱的寬度為4 m，待這部分礦石回采結(jié)束后，最后擴刷臨時礦柱，臨時礦柱的回采高度比該分層充填的高度小0.3～0.5 m，在充填后，臨時礦柱的根生在高強度的膠結(jié)充填體內(nèi)。

2.3.3 鑿巖爆破

采場充填后，空頂高為2.2～3 m，采用YSP45鑿巖機或其它上向鑿巖機打上向垂直孔，孔深4.3～5.3 m，孔徑40～65 mm，爆破高度為4～5 m。爆破參數(shù)依所選設(shè)備而定，分條內(nèi)采用集中鑿巖、集中爆破。

臨時礦柱采用淺孔鑿巖機打水平炮孔垂直分條布置，孔深2～2.5 m，孔徑為38～40 mm，孔間距為0.8～1.2 m，抵抗線為0.6～0.8 m，爆破采用Φ32 mm卷藥，微差爆破。臨時礦柱的擴刷采用集中鑿巖、集中爆破。

2.3.4 采場出礦

分條集中爆破后，再進行集中出礦。采場出礦為鏟運機或裝載機從各分條鏟裝礦石后運至溜井，由溜井放入-130 m堆礦場，再由鏟車鏟入汽車，由汽車運至主溜井。

2.4 采空區(qū)充填

首先從-100 m把充填管道從回風充填上山接入采空區(qū)，然后用編織袋裝砂砌擋墻。由于底部已經(jīng)沒有礦需要回采，因此，第一分層不需要膠結(jié)充填。一個分層空區(qū)分次充填完，每次充高80 cm，水泥添加量為50～80 kg/m3，最后一次采用高強度的膠結(jié)充填料充填，充填料中水泥添加量為320～350 kg/m3，充填高度為0.5～1 m。

其它分層的充填工藝和本分層相同，水泥添加量根據(jù)第一分層使用情況進行調(diào)整。

2.5 采場轉(zhuǎn)層

分層回采結(jié)束后，先架高該分層的鋼溜井和濾水井，并將設(shè)備移至設(shè)備上山，然后進行充填，完成該分層的轉(zhuǎn)層工作。鋼溜井直徑為Φ2 m、鋼板厚7～8 mm，由長1.2～1.5 m的兩塊半圓形鋼板焊接而成。

2.6 采場通風

采場通風比較簡單，新鮮風流經(jīng)濾水井進入采場，污風由回風充填上山和設(shè)備上山排至-100 m，由回風充填上山排至地表。裝礦場污風由溜井和設(shè)備上山排到-100 m回風巷。

2.7 采場頂板管理

每次鑿巖爆破后、出礦之前，清理頂板浮石、松石，局部不穩(wěn)固地段采用錨桿或錨網(wǎng)支護。確認安全后才能在頂板下進行作業(yè)。

2.8 回采勞動組織

設(shè)鑿巖爆破工作隊、出礦工作隊和充填工作隊，分別完成鑿巖爆破、出礦和充填工作。鑿巖每班3臺鑿巖機，4～5個人，每天2～3個班作業(yè)，完成300～450 t/d的鑿巖爆破工作量。出礦每天3班作業(yè)，每班1～2臺設(shè)備出礦，2～3個人。充填成立專門的充填工作隊，負責充填管道架設(shè)、充填擋墻架設(shè)、濾水井和鋼溜井架設(shè)及充填等一系列工作，2個采場的充填工作需3～4人。

3 結(jié) 論

緩傾斜薄礦體屬于難采礦體，采用充填采礦法回采時往往，采礦效率低。本文通過對礦體開采技術(shù)條件的分析研究，提出了條柱上向分層充填采礦法，滿足了礦山安全高效開采的要求，本設(shè)計充分考慮了礦石價值低、要求生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)能力大、實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟的礦山具體特點，為礦山創(chuàng)造了良好經(jīng)濟效益。

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2017-06-17)

王 亮(1986-),男,山東煙臺人,碩士,采礦工程師、一級礦業(yè)建造師,主要從事帷幕注漿防治水技術(shù)、礦山開采建設(shè)安全技術(shù)、工程爆破技術(shù)應(yīng)用與研究, Email:164355236@qq.com。