中深孔采礦法在新田嶺鎢礦獨立小礦體開采的應用研究

朱先鋒

(湖南新田嶺鎢業有限公司，湖南 郴州市 423000)

湖南新田嶺鎢業有限公司是一家成立于2008年的大型國有礦山，礦山既有儲量百萬噸以上的規則大礦體，也有很多儲量幾萬噸、十幾萬噸的零散小礦體。礦山現在主要開采304，211兩個儲量百萬噸以上的大礦體，采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦法，而對于獨立、分散的小礦體原采用淺孔留礦法回采，后因突出的頂板安全問題被淘汰。如何安全、經濟、高效地回采這些獨立小礦體，實現大礦體、小礦體兼采的可持續發展，是亟需研究的課題。為此，在該礦井下415中段選取304N12獨立小礦體為回采對象，采用中深孔采礦方法進行采切設計試驗，并在有軌系統中靈活應用無軌設備進行采掘施工，最終實現低成本、安全、高效回采。

445分段石門16-304N12礦體產于花崗巖中，受灰巖捕虜體的控制，灰巖捕虜體大部分已蝕變成矽卡巖，矽卡巖f系數10～14。礦體為走向NE，平面上為條帶狀，傾向西，傾角75°～90°。礦體最高標高459m，最低標高414m，礦體厚度為9.5m～15.4m，平均厚度13m。111b級礦石量為8.2萬t，平均品位0.297%。

該礦體上部為445分段，這個分段是一個無軌分段，平巷直通地表，巷道規格3.5m×3.5m（三心拱），無軌設備可以順利出入。445分段的石門16離礦體約36m，離主回風巷110m，礦體200m范圍內有445～415分段溜井。礦體下部是415中段（＋419m）。415中段的2#主巷14#穿離礦體約50m，2#主巷為主運輸巷直通北部溜礦井（415～340中段），運輸距離約350m。415中段平巷直通地表，巷道最小規格2.6m×2.8m（三心拱），2m3鏟運機可以在拆除架線的情況下臨時出入。

1 采礦設計

1.1 采礦方法選擇

304N12礦體雖然很小，但是相對規整，厚度在13m左右，礦體傾角75°～90°，屬急傾斜礦體，礦巖穩固。結合地質資料，采用沿走向布置分段鑿巖階段空場嗣后充填法，與厚大礦體一樣采用中深孔爆破回采。

1.2 采場結構參數

采場寬度為礦體厚度，寬約13m，長度為礦體延伸長度約66m。回采范圍425m～455m，共設425m、440m 2個分層，分層高度15m。為合理布置工程，充分利用現有工程，減少采掘比，425m底部分層采用419m～425m上向斜坡道連接；440m分層采用445m～440m下向斜坡道連接；采用單側裝礦進路加塹溝底部結構。礦房一端部布置425m～419m的小溜井，負責掘進出渣及后期出礦；一端布置440m～425m人行（回風）天井聯通上下2個分層。切割槽布置在礦體北部末端，切割天井靠裝礦進路側布置。

1.3 采切工程布置與施工

采準工程主要有區域斜坡道、分段平巷、出礦進路、分段鑿巖巷道、人行（回風）天井、溜井等；切割工程主要有塹溝平巷、切割橫巷、切割天井等。采切工程完成后，巷道實測結果如圖1所示。

圖1 采切工程實測

掘進施工采用YT-28鉆機，出渣聯合采用有軌耙巖機及無軌1m3鏟運機、2m3鏟運機。445分段為無軌分段，采用2m3鏟運機鏟渣至445?415溜井，再用0.75m3固定式礦車振動放礦運出地表。415中段的出礦平巷及斜坡道的前20m、鏟運機倒車硐室采用有軌耙巖機配0.75m3固定式礦車出渣；倒車硐室形成后的斜坡道以及出礦平巷，掘進采用1m3鏟運機配0.75m3固定式礦車出渣。溜井形成后，裝礦進路、塹溝、天井等掘進出渣采用2m3鏟運機鏟裝至溜井，再采用0.75m3固定式礦車振動放礦運出地表。為實現無軌設備與有軌設備的無縫對接，應考慮好鏟運機倒車硐室以及裝載點的巷道高度，需確保裝渣點的巷道長度、高度以及底板水平，以及與有軌架線的安全距離。

2 回采工藝

2.1 鑿巖

在塹溝、鑿巖平巷內采用 YGZ-90 型鑿巖機施工上向扇形中深孔，孔徑 65mm，排距1.3m，孔底距 1.8m～2.0m；回采前，將切割天井拉開形成切割槽，切割槽施工上向垂直孔，排距1.2m，孔底距 1m。該礦山厚大礦體鑿巖爆破采用排距 1.5m，孔底距 2.2m～2.4m。而此礦體設計因為沒有高大溜井，沒有破碎硐室及破碎設備，且出礦設備為0.75m3固定式礦車。為控制大塊率，減少二次破碎，保證出礦效率，特意降低了孔底距。

2.2 爆破

炮孔打完后，以切割井為自由面爆破切割槽，以切割槽為自由面側向正排爆破，單分段分次爆破或多分段同時爆破。每次爆破半個切割槽，2個分層的切割槽分2次爆完。每分層正排爆破不超過5排，上分層超前下分層2～3排。采用乳化炸藥人工裝藥，非電導爆管雷管微差起爆。

2.3 通風安全

掘進采用2×11 kW對旋軸流式風機強制通風，風筒跟進工作面。采場通風，新鮮風流從斜坡道，經分段平巷及各裝礦進路，到達掘進或出礦工作面，清洗工作面后的污風，通過切割回風天井或人行回風天井匯入440分層再到445回風平巷，然后經回風井抽出地表。

2.4 出礦

采場出礦采用2m3鏟運機從各裝礦進路鏟運至溜井，下部采用0.75m3固定式礦車振動放礦，再由電機車運至中段北部415?340溜礦井。由于中段溜井有一個大的環形車場，為提高出礦效率，可以安排2～3輛電機車同時出礦。

2.5 采空區處理

由于該礦體回采率較高，充填回采剩余礦石的成本太高，不宜回收，因此采用全尾砂低強度膠結充填。充填僅處理采空區地壓，不考慮余礦回采。

2.6 采礦技術指標

該礦房采切工程總量902m，崩落礦石量74000t，千噸采掘比12.2%，損失率9.8%，貧化率9.3%。本礦房與礦山厚大礦體在不同孔網參數下的爆破經濟技術指標對比情況見表1。

表1 爆破經濟技術指標對比情況

爆破效果對比：厚大礦體礦房出礦過程中，在裝礦進路出現大塊堵塞懸拱4次，處理大塊懸拱風險高、施工困難，且嚴重影響出礦效率；而試驗礦房未出現大塊堵塞懸拱現象，出礦比較順暢。試驗采場整個施工過程中的設備運行、運輸、通風系統都與整個工區的生產運轉緊密結合，掘進和出礦效率都比較高。

2.7 機械設備使用效率

采切工程采用2臺YT28氣腿鑿巖機同時施工，每臺鑿巖機月進尺60m，7個多月完成了全部采切工程。兩臺YGZ-90 型鑿巖機同時施工，臺班效率40m/班，不到3個月完成了全部15300m炮孔進尺。出礦采用一臺2m3鏟運機出礦，300t/班（一天2個班），16000t/月，不到5個月采場礦石全部出完。全公司月供礦10萬t，這個中深孔小采場可提供近1/5的礦源。

2.8 優、缺點

（1）優點。獨立小礦體采用中深孔采礦方法，并配合應用鏟運機出渣、出礦，與淺孔采礦方法相比，人員不用暴露在采空區下作業，提升了本質安全；靈活應用不同規格的鏟運機和不同的鏟裝形式，實現了無軌設備在有軌環境的無縫銜接，減少了很多系統改造工程，縮短了施工工期，提高了出礦效率。同時，充分利用了礦山現有的溜運系統、通風系統以及機械設備，從而大大降低采掘比，提高設備利用率；優化了孔網參數，減少了二次破碎設施、設備投入，也降低了二次爆破的安全風險。

（2）缺點。不是所有的獨立小礦體都能采用中深孔采礦方法實現經濟、高效回采。除了對礦體的地質情況（如礦巖穩定、傾角等）有要求外，降低采掘比實現經濟開采，礦體周邊必須要有可利用的系統工程，如溜運系統或通風系統；采用鏟運機等設備實現高效開采，現有巷道尺寸必須具備基本出入要求或不需要大的系統改造。

3 結語

中深孔采礦方法在新田嶺鎢礦獨立小礦體開采中的應用是一次探索和試驗。本次試驗的成功為新田嶺礦今后獨立、分散小礦體的回采提供了技術支持，為實現貧富兼采的可持續發展指明了方向。中深孔采礦方法在獨立小礦體中的靈活應用對類似礦山有很好的借鑒意義。