胡貴如

(桐柏銀礦有限責任公司, 河南南陽市 474735)

降低階段礦房法采礦損失和貧化指標的實踐

胡貴如

(桐柏銀礦有限責任公司, 河南南陽市 474735)

針對距地表較近的厚大礦體采用中央天井水平深孔階段礦房法回采時,易造成地表塌陷、損失貧化指標偏高的難題,通過對礦塊結構參數(shù)和回采工藝的優(yōu)化和改進,采用預切頂、沿礦體底板布置中深孔斜井,并使用中深孔爆破回采的方法,改善采礦技術經(jīng)濟指標,取得損失率減少 16.3個百分點、貧化率降低 9個百分點的良好效果。

階段礦房法;預切頂;中深孔崩礦;損失貧化管理

桐柏銀礦有限責任公司是一個有二十多年開采歷史的以銀為主,伴生鉛鋅的大型獨立銀礦山企業(yè),早已形成處理量達 800t/d的采選綜合生產能力和處理量達 35t/d的濕法冶煉生產能力。該礦礦床工業(yè)類型屬中低溫熱液裂隙充填交代成礦,礦體受巖層和層間擠壓破碎帶的雙重控制。礦體主要分布于W25～E23之間,-100m標高之上,出露標高為207～306m,礦體與圍巖無明顯界限,沿層間擠壓破碎帶呈不規(guī)則的似層狀、脈狀、透鏡狀產出,沿傾向及走向具有膨縮、分枝復合、尖滅再現(xiàn)等特征。如何對該礦現(xiàn)有的礦產資源進行合理開采和利用、降低礦床開采中損失率和貧化率、防止浪費和破壞、保護資源和環(huán)境、走可持續(xù)發(fā)展的道路,是目前亟待解決的問題。

1 采礦方法存在的主要問題

主要工業(yè)礦體賦存于北西向層間擠壓破碎帶中,礦石的硬度系數(shù) f=6～13,平均 f=8,屬于中等穩(wěn)固;頂板圍巖 f=10～15,穩(wěn)固;因頂板和礦石都屬炭質絹云石英片巖,常常隨著礦體厚度的增大炭質絹云石英片巖中的含碳量亦增大,硬度系數(shù)及穩(wěn)固程度降低,有些地段穩(wěn)固性極差。另外距斷層近的部分礦體厚大,頂板及礦體受斷層的影響,穩(wěn)固性降低,甚至極差。底板圍巖 f=8～14,屬中等穩(wěn)固。礦體平均體重為 2.77t/m3,松散系數(shù)為 1.71,自然安息角為 34°～40°。圍巖平均體重為 2.65t/m3,松散系數(shù)為 1.7。

A1主礦體在 w10～w18勘探線,175m標高以上的區(qū)段,礦體傾角 ＞70°,礦體厚度 ＞18m,主要采用階段礦房法回采(見圖1),深孔落礦,電耙溜井出礦。這種采礦方法具有采場生產能力大、回采速度快、采礦成本低、工藝易于掌握、回采作業(yè)安全等顯著特點,在礦山生產初期,三級礦量不平衡、供礦不足的情況下,對生產起到過積極的作用。但該法也存在著一些缺點:如礦體距地表較近(＜35m),因一次爆破藥量大,造成頂板易破壞,出礦過程中地表塌陷,廢石混入;間柱回收困難,甚至間柱兩側都有地表塌陷的廢石混入,造成不能回收,完全損失;鑿巖天井布置在礦房中央不夠合理,第一、第二層鑿巖硐室容易塌落;深孔施工質量不理想,部分設計孔施工不到位,引起大塊率增加,特別是下盤深孔施工不到位,除本層不到位部分礦石采不下來外,還影響以上各層相應部位的礦石回采,造成一次、特別是二次損失和貧化指標居高不下。為了確保礦房上盤不破壞,地表不塌陷,大幅度降低損失和貧化率指標,該礦從 1996年開始,對水平深孔落礦階段礦房法的結構參數(shù)及回采工藝進行了系統(tǒng)的優(yōu)化和改進,并在210m中段的 2112礦塊、175m中段的 3113、3114礦塊進行了試驗和推廣,到目前為止,取得了良好的經(jīng)濟技術指標,為階段礦房法在該礦的應用積累了寶貴的經(jīng)驗。

圖1 原采場結構

2 淺孔切頂扇形中深孔回采的階段礦房法

2.1 采準切割

礦塊的地質條件及實際布置與構成要素和水平深孔落礦的階段礦房法一樣(見圖2),其差異在于礦房內不布置中央鑿巖天井和鑿巖硐室,而是在礦房兩側沿礦體底板和底板傾角一致布置中深孔鑿巖斜井;為了降低底板礦石的損失,中深孔鑿巖斜井一半高度要布置在下盤圍巖內;為了降低中深孔的鑿巖深度,提高鑿巖效率,鑿巖斜井間距控制在 20m。在人行通風天井內,按設計標高向淺孔留礦法礦房內掘聯(lián)絡巷。采準切割工程規(guī)格見表1。

圖2 改進后的采場

表1 采準切割工程的規(guī)格

2.2 回采作業(yè)

(1)淺孔切頂回采。在完成切割工程后,采用7655型鉆機鑿巖,倒階梯式順序將礦體上盤 3～4m厚,長 42m的頂部礦體按淺孔留礦法的形式全部切采下。切頂過程中要控制電耙出礦和采場空間高度的協(xié)調,保持適度的采場空間高度。切頂采下來的礦石出到耙道上水平,以保護深孔爆破沖擊波對電耙道的沖擊,此出礦工作完成后,即可進行中深孔回采。

(2)扇形中深孔回采、出礦。鑿巖使用 YGZ-90型鑿巖機配雪橇式圓盤鉆架鉆鑿垂直扇形中深孔。孔徑 54～80mm,水平深孔沿礦體底板線以上0.25m向上按 3°～5°施工,垂直深孔及其它大角度深孔的孔底距切頂空區(qū)保持 0.6～0.8m的距離。鑿巖參數(shù)為:最小抵抗線 1.2m,炮孔密集系數(shù)孔底為 1.67、孔口為 0.35?；夭蓵r兩個鑿巖斜井內的同排中深孔同段同時起爆,為了降低爆破沖擊波對耙道及頂板的破壞和為后續(xù)爆破提供補償空間,第一、第二次爆破每次分段爆 3～5排中深孔,以后每次分段爆破 5～10排中深孔。爆破材料采用 2#巖石炸藥。爆破網(wǎng)絡為電雷管引爆分段導爆管與孔內的導爆索復式反向起爆網(wǎng)絡。出礦采用 2PDJ-30KW電耙,0.5m3耙頭出礦。

2.3 主要經(jīng)濟技術指標對比

通過改進和優(yōu)化,對回采距地表較近,頂板易于破壞的厚大礦體取得了良好的效果。在相同地質條件下,改進方案多項指標都有較大改進,其技術經(jīng)濟指標對比見表2。改進一個礦塊就可以多回收 4000 t以上礦石,在此區(qū)域 7個礦塊可以多回收礦石30000t,由此可見改進后所獲得的經(jīng)濟效益是十分顯著的。

表2 改進前后技術經(jīng)濟指標對比

3 結 論

(1)改進后的方案在 3114礦塊的應用表明,此方案在技術上是可行的,在經(jīng)濟上也是合理的。

(2)改進方案不但有效降低了礦房的損失和貧化指標,而且為礦柱的回采創(chuàng)造了條件,必將有效降低礦柱回采的損失和貧化指標。

(3)因改進方案采下礦石的大塊率低,改善了耙道的出礦條件,提高了礦塊的生產能力,降低了二次破碎的炸藥消耗。

(4)改進方案切頂回采爆破震動小,保護了頂板的安全,防止了地表的塌陷,為雨季礦山生產安全和頂?shù)字伴g柱的回采創(chuàng)造了有利條件。

(5)改進方案也存在著切頂速度慢,采切比高的缺陷,有待進一步改善。

[1] 王 青,史維祥.采礦學[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[2] 于潤滄.采礦工程師手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

[3] 余 斌,魏連海,等.采空區(qū)內殘留水平階段礦柱綜合回采技術研究[J].有色金屬(礦山部分),2003,(4):10～11.

[4] 唐紹輝,郭 葵,鄭榮祥.階段礦房法采場結構參數(shù)優(yōu)化研究[J].有色金屬(礦山部分),2009,61(1):3～4.

[5] 孫祺年.降低采礦損失率和貧化率的研究與實踐[J].采礦技術,2009,9(3):7～9.

[6] 施洪良,黃明然.降低窄脈采礦貧化與損失率管理方法與措施[J].有色礦冶,2008,24(4):14～16.

2010-04-23)

胡貴如(1963-),男,河南南陽人,工程師,主要從事礦山技術工作,Email:hgr8763@163.com。