傾斜極薄礦脈分采分爆分出廢石充填法

鄭文虎

(酒泉鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司 礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)中心，甘肅 嘉峪關(guān)市 735100)

某礦山礦體走向近東西，平均傾角為30°～35°，傾向 160°～200°。礦體真厚度為 0.04～1.23 m，平均0.2 m，薄厚改變系數(shù)為71.21%，屬于安穩(wěn)型緩傾斜極薄礦脈；圍巖較為堅(jiān)硬，f數(shù)值在 8～12之間，礦巖界限較為明顯，爆破可以使礦石和廢石很好地分離，爆破后礦堆極少有廢石混入。礦石密度為2.84 t/m3，松散系數(shù)為1.5，自然安息角為40°。

1 現(xiàn)有采礦方法

礦山現(xiàn)采用全面采礦法進(jìn)行回采，在實(shí)際生產(chǎn)中存在諸多不足之處[1-6]。

（1）損失、貧化率較大。由于礦體厚度僅為0.2 m左右，采幅高1 m，礦石貧化較高。采用全面采礦法開(kāi)采，留設(shè)頂?shù)组g柱較多，礦石損失率也較大。礦山實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，全面采礦法損失率約為10%，貧化率一般為70%～90%，最高達(dá)100%。

（2）采礦勞動(dòng)強(qiáng)度較大，勞動(dòng)效率較低。目前礦山井下采場(chǎng)采用人力+電耙運(yùn)搬，礦巖同采，采場(chǎng)出礦量較大，礦山采礦勞動(dòng)強(qiáng)度較大，勞動(dòng)效率較低，礦塊生產(chǎn)能力僅20～25 t/d。

（3）采場(chǎng)形成空區(qū)尚未處理。采用全面采礦法開(kāi)采，形成的空區(qū)暫未處理。因此，礦山現(xiàn)有空區(qū)數(shù)量較多，存在一定安全隱患。

2 礦巖分采分出廢石充填采礦法

根據(jù)該礦山開(kāi)采技術(shù)條件，為有效控制礦石貧化，研究使用礦巖分采分出的廢石充填采礦法作為采場(chǎng)回采技術(shù)方案[7-14]。

2.1 礦塊構(gòu)成要素

根據(jù)礦體特征進(jìn)行礦塊劃分，礦塊沿礦體走向布置，長(zhǎng)度為50 m，中段高度為30 m，礦塊斜長(zhǎng)為 50～60 m，采幅厚 1.2 m。留設(shè)頂柱 3 m，底柱 3 m，不連續(xù)間柱4 m。采礦方法布置見(jiàn)圖1。

圖1 礦巖分采分出充填采礦法

2.2 采準(zhǔn)切割

采準(zhǔn)切割工程根據(jù)礦體本身的形態(tài)特征沿走向布置，并將沿脈運(yùn)輸巷（巷道斷面尺寸為 2.0 m×2.0 m）及采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道等開(kāi)拓巷道布置于礦體下盤(pán)，選擇合理位置布置人行上山以便于安全采礦（巷道斷面尺寸為1.5 m×1.2 m），在人行上山內(nèi)，間隔 2 m 掘進(jìn)規(guī)格為 2.0 m×1.2 m（寬×高）的沿脈采礦分層聯(lián)絡(luò)巷。在礦體內(nèi)部選擇合適位置進(jìn)行巷道拉底，采準(zhǔn)工程量見(jiàn)表1。

表1 采場(chǎng)采準(zhǔn)工程量

2.3 回采工作

2.3.1 回采方式及順序

回采由采場(chǎng)中央向兩側(cè)推進(jìn)。沿礦體走向掘采1條與采場(chǎng)底端等長(zhǎng)的切割拉底巷道，規(guī)格為 2.0 m×1.2 m（寬×高），作為回采爆破的自由面和削壁爆破充填的空間。然后沿礦體走向布置回采工作面，使用長(zhǎng)壁式回采方法進(jìn)行回采，回采過(guò)程中先對(duì)下盤(pán)圍巖進(jìn)行爆破，待圍巖全部爆破完畢后再對(duì)礦石進(jìn)行回采落礦?；夭晒ぷ髅嫜啬鎯A向水平分層由下而上逐層推進(jìn)，由礦塊中央向礦塊兩端后退式回采，直至礦塊兩端全部回采完畢為止，再進(jìn)入下一分層回采。每個(gè)回采水平分層采幅厚1.2 m，分層高2 m。采場(chǎng)頂板以削壁圍巖充填支撐采場(chǎng)（永久支護(hù)），一般配合木立柱或金屬錨桿輔助支護(hù)，如遇不穩(wěn)固地段留規(guī)則或不規(guī)則點(diǎn)柱。

2.3.2 爆破參數(shù)

（1）鑿巖作業(yè)方式。采場(chǎng)鑿巖為淺孔鑿巖，以分層為回采單元，每個(gè)分層采用后退鑿巖作業(yè)方式，從礦塊中央至兩端后退作業(yè)。

（2）設(shè)備技術(shù)基礎(chǔ)。以礦山現(xiàn)有鑿巖設(shè)備和技術(shù)為基礎(chǔ)，采用釬頭直徑為38～40 mm的YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)，鑿巖機(jī)效率為40 m/臺(tái)班。

（3）炮孔排列。根據(jù)礦體產(chǎn)狀，采用上向傾斜炮孔鑿巖，傾角同礦體傾角，分層高度為2 m，炮孔深度為1.6～2.0 m。

炮孔排列形式為平行排列，每排3個(gè)炮孔。排內(nèi)上部礦體頂板中布置1個(gè)落礦孔，落礦孔與長(zhǎng)壁式工作面垂直，孔深1.6～2.0 m，排距1.0～1.2 m；下部削壁圍巖中布置2個(gè)削壁炮孔，孔深1.6～2.0 m，孔間距0.5 m，排距0.8～1.0 m。每個(gè)爆破分層落礦孔與削壁孔鉆鑿一次完成，具體如圖2所示。

圖2 炮孔布置

回采過(guò)程中沿礦體走向按每個(gè)分層進(jìn)行鑿巖作業(yè)，首先一次性完成對(duì)削壁孔與落礦孔的打眼工作，然后對(duì)削壁孔進(jìn)行起爆，待圍巖全部崩落后對(duì)工作面進(jìn)行清理，清完后再對(duì)同一分層的落礦孔進(jìn)行起爆，由此整個(gè)分層全部回采完畢。該礦體屬于薄礦脈，炮孔要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行裝藥，以不破壞上盤(pán)圍巖穩(wěn)定性為最佳，避免因裝藥過(guò)多而造成爆破塊度較小甚至產(chǎn)生粉狀礦石或?qū)е碌V石飛入充填體而造成礦石損失。

炮孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，落礦炮孔裝藥系數(shù)為0.4～0.6，削壁炮孔裝藥系數(shù)為0.6～0.8。采用毫秒差塑料導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行分段起爆，起爆藥包為孔底第2個(gè)藥包，多排孔一次起爆時(shí)，用導(dǎo)爆管逐排分段起爆削壁孔。

2.3.3 礦石運(yùn)搬

采用電耙出礦，當(dāng)?shù)V石落下后利用采場(chǎng)長(zhǎng)壁工作面耙道的電耙將礦石耙至人行上山巷道中，然后再用電耙耙至沿脈運(yùn)輸巷中裝車(chē)運(yùn)出。電耙出礦完畢，人工清理底板粉礦，或采取廢舊膠帶順序搭接方式（搭接長(zhǎng)度為20～30 cm）鋪底，以減少出礦礦石損失。

2.3.4 采場(chǎng)通風(fēng)

采場(chǎng)通風(fēng)是改善工作面作業(yè)環(huán)境的必要手段，該工作面新鮮風(fēng)流流向?yàn)椋貉孛}巷道→人行上山→采場(chǎng)工作面，待新鮮風(fēng)流將工作面清洗后，污濁風(fēng)流從采場(chǎng)另一側(cè)人行上山經(jīng)上中段回風(fēng)巷道排出。

2.3.5 間柱回采

間柱回采可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際在人行上山聯(lián)絡(luò)道中鑿巖，自上而下采用后退式方式回采礦柱，并制定專(zhuān)門(mén)的安全措施。

2.3.6 工作面清理及采場(chǎng)頂板維護(hù)

由于爆破的特殊性，爆破后工作面頂板及兩幫可能存在浮石等現(xiàn)象，待炮煙消散后需進(jìn)行下一步出礦及鑿巖工作，為確保出礦和鑿巖的安全，必須等安全人員將頂板浮石清理干凈后方可進(jìn)行下一步工作。

采場(chǎng)頂板圍巖整體穩(wěn)固性較好，但是在局部區(qū)域存在較發(fā)育的節(jié)理構(gòu)造面，此時(shí)頂板暴露面積較大時(shí)易發(fā)生冒落。采用削壁充填法開(kāi)采后，利用爆破廢石對(duì)空區(qū)進(jìn)行削壁充填（永久支護(hù)）。遇頂板較破碎時(shí)，仍需進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)。支護(hù)方法是隨著工作面的推進(jìn)，對(duì)局部不穩(wěn)固的頂板采用金屬錨桿進(jìn)行支護(hù)。

2.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

礦巖分采分出廢石充填法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 礦巖分采分出廢石充填采礦法主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

3 結(jié)論

（1）礦巖分采分出廢石充填采礦法與全面法相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)廢石充填采空區(qū)來(lái)管理采場(chǎng)地壓，控制空頂距為3.5～4.0 m以保證安全回采，采用礦巖分采分出，將采場(chǎng)采下廢石通過(guò)爆破和人工清理全部充填在井下采空區(qū)，避免了大面積地壓情況的發(fā)生；

（2）減少了廢石混入率及其提升、運(yùn)輸和選礦的成本消耗，提高了出礦品位，間接增加了選廠的精礦產(chǎn)能；另外，也相應(yīng)地減少了尾礦輸送費(fèi)用，延長(zhǎng)了尾礦庫(kù)的服務(wù)年限；減少了廢石堆放場(chǎng)地所產(chǎn)生的費(fèi)用，使礦山綜合成本下降，給礦山帶來(lái)了明顯的綜合經(jīng)濟(jì)效益。