蘇 丹,陳 健,張春鵬,曹萬寶

(湖南辰州礦業(yè)股份有限公司, 湖南懷化市 419607)

緩傾斜薄礦脈混合開采工程實踐

蘇 丹,陳 健,張春鵬,曹萬寶

(湖南辰州礦業(yè)股份有限公司, 湖南懷化市 419607)

針對湘西金礦深部開采時脈狀礦體空間形態(tài)復雜,開采技術(shù)條件差等問題,進行了混合采礦法的工程實踐研究,解決了同一礦塊內(nèi)礦體變化較大時采用單一常規(guī)采礦方法所產(chǎn)生的弊端,使采礦貧化率降至 4.5%～5%,損失率控制為 5%～8%,采場生產(chǎn)能力達到 8.5～40 t/d,取得了提高礦石回采率、降低貧化率,進而最大限度地回收礦產(chǎn)資源的目的。

深井開采;緩傾斜薄礦脈;混合采礦法

湘西金礦深部礦體地質(zhì)情況復雜,在國內(nèi)外緩傾斜礦體的巖金礦山中具有代表性。其礦體成因復雜,賦存條件差,應運用經(jīng)濟、合理的采礦方法進行回收。本文根據(jù)礦體深部開采實際條件,開展了混合采礦法[1]實踐研究,以解決緩傾角和深部開采對開采綜合技術(shù)的影響。

(1)深部礦體地質(zhì)情況復雜,深部采區(qū)地質(zhì)構(gòu)造多,地壓活動劇烈,開采條件差別大,但礦石品位高,應采取合理采礦方法保證較高的回收率。

(2)礦體緩傾斜,礦脈薄和極薄,且分支復合現(xiàn)象明顯,節(jié)理、斷層和褶皺發(fā)育,采空區(qū)頂板巖體極易沿裂隙塌落威脅生產(chǎn)。

(3)由于采用削壁充填采礦法時干式充填體對采場頂板圍巖穩(wěn)定性作用有限,造成回采工作面應力集中、電耙道頂板極易冒落,將影響回采工作的正常進行。

1 地質(zhì)慨況

湘西金礦深部礦體的地質(zhì)情況復雜,在國內(nèi)外緩傾斜礦體的巖金礦山中具有代表性。其沃溪金銻鎢礦床賦存于板溪群馬底驛組第二巖性段紫紅色絹云母含鈣板巖中,含礦石英脈沿層間斷裂、分支斷裂及次級張剪裂隙充填。按產(chǎn)出形態(tài)可分為層脈、網(wǎng)狀細脈(網(wǎng)脈)和切層節(jié)理脈 3種類型,層脈規(guī)模最大,網(wǎng)脈次之。礦脈的富集基本上受巖相的控制,產(chǎn)于馬底驛組的紫紅色絹云母含鈣板巖中,在空間上受褶皺、層間斷裂和節(jié)理裂隙控制。

礦區(qū)內(nèi)礦體呈脈狀、網(wǎng)脈狀,平均厚 0.8 m,傾角 25°～35°,走向長 35～350 m,傾斜延伸 300～2280 m,6條脈體相互平行。

目前沃溪礦床正開采中深部 24平至 30平,上部礦體已基本采完,深部勘探至 38平。試驗礦塊3409位于 30平 V3-1邊緣,傾角 22°～23°,頂板圍巖節(jié)理發(fā)育,有小斷層。此礦塊為 V3脈,半截礦塊。下中段對應的 3149礦塊未回采,兩側(cè)無礦塊,正下方相距 6 m左右為 V3脈 3041礦塊(未回采),北側(cè)為V3。

2 混合采礦工藝

根據(jù)礦塊地質(zhì)賦存情況和現(xiàn)有開采技術(shù)條件,擬對該礦塊劃分為 8個礦房,采用混合采礦法回收礦體。(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅵ)(Ⅷ)采用削壁充填法進行回采;(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)(Ⅶ)采用房柱法進行回采(見圖1)。

圖1 混合采礦法采場布置

礦塊整體回采順序為:從(Ⅰ)至(Ⅷ)單個礦房以切巷和底巷或天井為自由面,從里向外,從上往下退采。(Ⅷ)礦房以平巷為自由面,自里向外,自下向上扇形開采。

出礦方式:切巷以上采用電耙加斗口出礦,底柱采用電耙加裝巖機出礦。護頂措施采用削壁充填法的礦房要及時打木支柱護頂,撿邊充填;采用房柱法的礦房每隔 4～6 m架設尺寸為 3 m×2 m的人工礦柱護頂。

2.1 削壁充填法

在回采(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅵ)(Ⅷ)礦塊時,礦體頂板圍巖不穩(wěn)固、礦脈與圍巖接觸明顯,礦體厚度 0.2～0.7 m,適合采用削壁充填法開采。

礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù):沿走向布置礦塊,長度 30～60 m,中段垂高 25 m,斜長 55～70 m。不留間壁和頂柱。只留底柱。底柱斜長 7～10 m由下中段回收?；夭蓵r的工作面跨度控制在 2～2.5 m,采幅控制在1.2～1.6 m。

采準切割:中段沿脈平巷布置在脈內(nèi),沿走向掘進,規(guī)格為 2.2 m×2.3 m,在生產(chǎn)探礦過程中已形成。

先進天井布置在礦塊兩側(cè),從本中段沿脈平巷通上中段沿脈平巷。規(guī)格為 2.0 m×1.8 m。底板運輸平巷布置在下盤圍巖中,距中段沿脈平巷 12～14 m,規(guī)格為 2.2 m×2.3 m。切割巷道在底柱上部沿礦脈走向開鑿,與天井相通,規(guī)格為 1.8 m×1.8 m。放礦漏斗布置在底板運輸平巷內(nèi),反向上掘,連通切割巷道,規(guī)格為 1.7 m×1.5 m。電耙絞車硐室布置在切割巷道靠近放礦漏斗上盤或端部,寬度為2.22 m,長度為 2.5 m。

回采工藝:以切割巷道和先進天井為回采自由面,以放礦漏斗為圓心,扇形遞傾斜向上推進,先削取底(頂)板圍巖拋擲充填,人工檢邊充填接頂,然后排頂(刷底)回采礦石,電耙漏斗出礦。新鮮風流自人行道上進入作業(yè)面,污風上行至上中段回風巷。工作面與充填邊的最大距離為 2.5 m。

2.2 淺孔房柱法

在開采(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)(Ⅶ)礦塊時,礦體為不連續(xù)的扁豆體,走向長 20～120 m,脈厚 3～8 m,傾角 20°～35°,礦石和圍巖中等穩(wěn)固。

礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù):中段垂高 25 m,斜長 50～60 m,礦塊沿走向長 40～60 m,礦房間距 8 m,礦房凈跨度為 5 m,房間礦柱尺寸一般為 3～4 m。柱間距為 5 m左右。礦塊一般只留底柱,不留頂柱,且底柱由本中段回收。

采準切割工程量布置:采準切割工程包括中段沿脈平巷、底板運輸平巷、切割巷道、放礦漏斗、礦房天井等,礦房天井自切巷內(nèi)開掘,規(guī)格為 2.0 m×1.8 m,為回采的主要自由面。

回采工藝:以切巷為自由面,沿脈掘進切割天井劃分礦房,礦房跨度控制為 8 m,在回采過程中,從上往下回采,并留不規(guī)則礦柱。

2.3 頂板管理

根據(jù)文獻[2]、[3]研究結(jié)論和礦體穩(wěn)固情況以及其它條件,為充分利用免壓拱的承載能力,分別采用錨桿、噴漿、噴錨、長錨索短錨桿、長錨索與錨網(wǎng)噴等多種支護形式,使采礦方法的回采工藝得到簡化,以提高采礦強度、縮短回采周期、降低礦石貧損率、擴大礦山生產(chǎn)規(guī)模。

2.4 應用分析

該礦塊(Ⅷ)礦房與底脈可能相連,回采時隨揭露情況考慮(Ⅰ)礦房與底脈相連部分劃分為下分段回采。與底脈同時回采時,應注意施工安全;該礦塊對應下中段 3149礦塊未回采,須保證 30平平巷完好,以便 3149礦塊廢石膠結(jié)充填。進入采場作業(yè)前應及時做好防塵、松石處理工作,并及時采取護頂措施,于脈幅較大處打拉桿護頂,采用人工礦柱則須及時構(gòu)筑。

削壁充填采礦法[4]采用單次鑿巖,分次爆破礦脈和圍巖方式,礦石運搬至漏斗放出,圍巖就地充填于采空區(qū)中,既能降低出礦貧化率,減少運輸與提升成本費用,又能提高出礦品位和金屬回收率,但存在人工搬運廢石充填,勞動強度大等問題。

房柱采礦方法[5]在沃溪坑口應用比較多,出礦能力大,貧化損失較小,適用脈幅較厚的緩傾斜礦體開采。但留下的礦柱會帶來一定損失,且因空區(qū)暫不處理,也會給以后的礦柱回收帶來一定困難。

2.5 經(jīng)濟指標

兩種采礦法的主要經(jīng)濟指標見表1。

表1 采礦主要經(jīng)濟指標

3 結(jié) 論

湘西金礦深部礦體地質(zhì)情況復雜,包含了層石英脈、網(wǎng)狀細脈和含金鎢蝕變板巖脈等多種礦石賦存形式,屬緩薄難采礦體。在這些開采技術(shù)條件復雜的礦段,適時推廣多種采礦方法混合開采工藝研究,同時采取必要的輔助措施,可充分回收資源,降低貧損率,確保回采質(zhì)量和安全。

(1)在礦體空間形態(tài)復雜,礦石與圍巖穩(wěn)固性差的情況下,可選擇多種合適采礦方法,同時盡可能做到采準、切割巷道能共同使用,達到安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理,進而最大限度地回收礦產(chǎn)資源的目的。

(2)完善頂板管理措施,采取有效支護措施和科學監(jiān)測手段降低貧化率并確保作業(yè)安全。

(3)在礦山開采年限長,深部開采應力不斷增大的困難情況下,在合理處理采空區(qū)的前提下,仍需加強對盤區(qū)點柱、壁柱和頂?shù)字约皻埖V回采工作的研究,以進一步降低損失率。

[1] 曾煒儀,謝仰文.混合采礦法在廬沽鐵礦的應用[J].四川冶金,1989,(4):1～4.

[2] 丁德馨,包東曙.湘西金礦極不穩(wěn)固頂板的穩(wěn)定性控制研究[J].中南工學院學報,1994,8(1):51～57.

[3] 劉用章,郝中秋.湘西金礦采場支護技術(shù)成就及發(fā)展[J].有色礦山,1995(5):19～56.

[4] 宋育仁,閆學增,肖鳳元,等.湘西金礦緩傾斜薄礦脈采礦法試驗研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),1992,(1):16～21.

[5] 孫宏生.淺孔采礦方法在緩傾斜中厚礦體中的應用[J].金屬礦山,2006,(9):29～33.

2009-06-19)

蘇 丹(1982-),男,湖南常德人,助理工程師,主要從事采礦及安全技術(shù)工作。