謝成彬（云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 蘭坪 671401）

上下盤均不穩(wěn)固緩傾斜中厚礦體采礦方法研究

Study on mining method of gently inclined medium-thickness ore body with heavy hanging wall and foot wall

謝成彬（云南金鼎鋅業(yè)有限公司，云南 蘭坪 671401）

針對(duì)蜂子山礦段礦體產(chǎn)狀及使用的采礦方法的弊端，提出了兩種較優(yōu)的采礦方法，即柔性假頂有底柱分段崩落法和先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落采礦法，通過生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)這兩種采礦方法的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)、回采工藝、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面進(jìn)行比較，認(rèn)為先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落采礦法為該礦體的首選方法，并對(duì)其存在的問題提出了改進(jìn)措施。

柔性假頂；誘導(dǎo)冒落；采礦方法；比較

1 前言

由云南金鼎鋅業(yè)有限公司開發(fā)的金頂鉛鋅礦位于云南省金沙江、瀾滄江、怒江“三江”成礦帶的中心部位蘭坪縣金頂鎮(zhèn)境內(nèi)，屬特大型鉛鋅礦床。蜂子山礦段是金頂鉛鋅礦7個(gè)礦段之一,并由18個(gè)礦體組成，其中ⅪⅤ1主礦體受F2斷層控制構(gòu)成一個(gè)“S”型的扭曲面，因而礦體傾角變化大，從緩傾斜、傾斜到急傾斜都有；礦體厚度從薄礦體、中厚礦體到厚礦體都有。

蜂子山礦段含礦層為景星組（K1J1），其總體走向北東，傾向北西。產(chǎn)狀上部緩下部陡。巖石致密堅(jiān)硬，為石英細(xì)粒砂巖，巖體系塊狀結(jié)構(gòu)，在未受到風(fēng)化和構(gòu)造影響的情況下該層屬中等穩(wěn)固程度。礦體直接頂板為花開組（J2h1）軟弱巖層，巖性為粉砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)粉砂巖互層，夾粉砂巖和細(xì)砂巖，力學(xué)強(qiáng)度低，巖體為層狀碎裂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差。礦體底板為云龍組（Eyb-2），系堅(jiān)硬巖層，為含石膏砂質(zhì)角礫巖，細(xì)砂巖。頂部數(shù)米至十余米的巖體往往比較破碎，穩(wěn)定性差。礦層同頂、底板之間的接觸關(guān)系均為大型軟弱結(jié)構(gòu)面。礦圍巖物理力學(xué)參數(shù)見表1。

蜂子山礦段一期開采范圍為2 300m標(biāo)高以上勘探線P42～P50之間的礦體。上下盤均不穩(wěn)固緩傾斜厚大礦體位于P42～P45線之間，平均傾角為30°，鉛垂厚度為20m，平均品位為含鉛4.8%，含鋅1.63%，無氧化結(jié)塊趨向，屬低品位的鉛鋅礦體。上下盤圍巖均不含礦，礦圍接觸面比較明顯。

表1 礦圍巖物理力學(xué)參數(shù)

2 目前使用的采礦方法及存在問題

蜂子山礦段一期開采工程2 300m以上設(shè)置4個(gè)中段，分別為2300、2340、2380、2420m中段，已完成2380m中段以上的開拓工程，并正在實(shí)施2380、2420m中段的采礦工作。根據(jù)蜂子山礦段P42～P45之間礦體產(chǎn)狀及圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，目前正在使用的采礦方法為有底柱分段崩落法。該采礦方法雖然在理論上非常成熟，但在該礦段的P42～P45之間礦體的應(yīng)用并不理想，主要存在問題：一是礦體傾角較緩，大量工程布置在下盤脈外，而下盤圍巖不穩(wěn)固，施工難度大，增加了工程成本；二是礦石品位不高，不允許有較大的貧化，但礦體和上盤圍巖均不穩(wěn)固，在拉底、切割過程中上盤圍巖即垮塌，造成礦石大量貧化；三是采場(chǎng)內(nèi)礦石靠自重溜入漏斗，因礦體傾角緩，上部形成一個(gè)三角體礦石不能溜下，造成礦石損失過大。鑒于現(xiàn)有采礦方法在開采P42～P45線礦體時(shí)存在的問題，必須找到更優(yōu)的采礦方法以解決采礦成本高、礦石貧化損失大的問題。

3 采礦方案的提出

針對(duì)礦體賦存條件，結(jié)合礦山多年生產(chǎn)實(shí)踐，并經(jīng)過充分的技術(shù)論證，提出了兩種采礦方法：一是柔性假頂?shù)挠械字侄伪缆浞ǎ欢窍瓤請(qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法。為了得到這兩種采礦方法的相關(guān)數(shù)據(jù)，以進(jìn)行優(yōu)化選擇，在2380m中段P43線安排一個(gè)礦塊進(jìn)行柔性假頂?shù)挠械字侄伪缆浞ǖ脑囼?yàn)，在2380m中段P45線安排一個(gè)礦塊進(jìn)行先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法的試驗(yàn)。

3.1 柔性假頂有底柱分段崩落法

該方法是將礦體頂板2m厚礦體用壁式崩落法回采后，鋪上鋼絲繩等柔性材料，然后進(jìn)行放頂，這樣在上盤巖石與未采礦石之間形成一假頂。然后回采假頂下面的礦石，由于柔性假頂?shù)拇嬖?，在覆蓋巖石與崩落礦石之間形成一隔離層，從而達(dá)到控制礦石貧化的目的。

在P43線設(shè)置的礦塊沿走向布置，長(zhǎng)度為50m，寬度為礦體厚度，高度為階段高度40m。根據(jù)工作面長(zhǎng)度的需要，采用兩個(gè)分段進(jìn)行切頂工作。切頂工程中礦石溜井?dāng)嗝鏋?.5m×1.5m，安全道、切割（拉底）巷道、切割上山為2m×2m，采場(chǎng)布置見圖1。

圖1 柔性假頂有底柱分段崩落法示意圖

按照設(shè)計(jì)布置好采準(zhǔn)切割工程以后，進(jìn)行回采，回采包括落礦、出礦、頂板管理等工作。落礦采用淺孔爆破，炮孔深度1.6～1.8m，稍大于工作面的一次推進(jìn)距離。出礦采用電耙，電耙絞車安設(shè)在切割巷道或硐室內(nèi)，隨工作面的推進(jìn)，逐漸移動(dòng)電耙絞車。頂板管理包括支護(hù)、鋪設(shè)柔性假頂、放頂。采用木支護(hù)，支柱直徑180mm，排距1.5m，柱距1m。假頂采用鋼繩加金屬網(wǎng)，最底下鋪直徑25mm的廢鋼繩，上面鋪兩層金屬網(wǎng)；中間層為大網(wǎng)格鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格100mm×100mm，鋼筋網(wǎng)由鋼筋焊接而成經(jīng)緯網(wǎng)，橫向筋為受力筋，直徑為10mm,縱向筋直徑為6mm；上面一層為金屬網(wǎng)，網(wǎng)孔40mm×40mm，金屬網(wǎng)用12號(hào)鐵絲編制而成，網(wǎng)片用鐵絲扎結(jié)成整體；為減少層間的移動(dòng)，可噴射50mm的混凝土。假頂布置見圖2。

圖2 柔性假頂結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)回采工作面推進(jìn)到一定的懸頂距時(shí)，暫時(shí)停止回采，需進(jìn)行放頂。放頂過程為先用絞車回收支柱，頂板將自然冒落，必要時(shí)強(qiáng)制崩落。

3.2 先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法

該方法在分段內(nèi)分礦房和礦柱，在礦房?jī)?nèi)先預(yù)留護(hù)頂層和頂柱，并在護(hù)頂層和頂柱下用空?qǐng)龇▽⒌V石無貧化的采出，然后回采礦柱，并誘導(dǎo)護(hù)頂層和頂板垮落，如果不能誘導(dǎo)冒落，可采用強(qiáng)制崩落，最后在覆巖下出礦。采用電耙加漏斗底部結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)形式，中深孔落礦。

按照設(shè)計(jì)要求，在蜂子山礦段2380m中段P45線沿走向布置一個(gè)采場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。采場(chǎng)階段高度為40m，分段高度10m，底柱6m。礦塊沿走向布置，以電耙道為單元?jiǎng)澐?，耙運(yùn)距離為30m，電耙巷道間距12m，規(guī)格2m×2m。漏斗間距5m，斗穿和斗頸均為2m×2m，采場(chǎng)布置見圖3。

圖3 先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法示意圖

由于礦體傾角較小，出礦、行人、通風(fēng)和運(yùn)送材料等采準(zhǔn)工程設(shè)置在下盤脈外。電耙道布置于下盤脈外，雙側(cè)對(duì)稱布置漏斗。分段采用獨(dú)立垂直放礦溜井，階段運(yùn)輸采用穿脈裝車的環(huán)形運(yùn)輸系統(tǒng)。由于在P45線附近礦體下盤與圍巖之間有一層角礫巖，巖體相對(duì)圍巖更穩(wěn)固。因此將采準(zhǔn)工程布置在角礫巖之中。在塹溝上部沿礦房走向掘進(jìn)一條鑿巖平巷，在平巷的盡頭采用“丁”字形拉槽法形成切割槽，進(jìn)而形成補(bǔ)償空間。使用YG-90型鑿巖機(jī)鑿巖，用電磁雷管引爆導(dǎo)爆索起爆。炮孔呈扇形布置。在炮孔布置過程中必須嚴(yán)格控制其深度和傾角，以避免在爆破過程中破壞護(hù)頂層和頂板。在將中深孔爆下的礦石通過電耙道耙運(yùn)至溜礦井出到一定程度后，再通過淺孔將護(hù)頂層和頂板誘導(dǎo)冒落下來，在覆巖下出礦。

4 采礦方法的比較

在兩種采礦方法試驗(yàn)結(jié)束后，通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出這兩種采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，見表2。

表2 兩種采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

柔性假頂有底柱分段崩落法放礦管理難度大，要求多分段平行放礦，在出礦不均勻的情況下或放礦高度下降到一定程度后，柔性假頂將破裂，造成礦石較大的貧化；該法除了正常的采切工程以外，需要切頂鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)柔性假頂，工藝復(fù)雜，采切工程量大、周期長(zhǎng)。先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法由于人員要到留底礦石上的空間內(nèi)誘導(dǎo)頂板冒落或強(qiáng)制崩落，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)；在冒落下來的礦石出到一定程度后，因礦石急劇貧化，而達(dá)到無法使用，從而造成礦石的損失。

5 結(jié)語

根據(jù)本公司蜂子山礦段生產(chǎn)實(shí)踐證明，先空?qǐng)鲈僬T導(dǎo)冒落的有底柱分段采礦法具有采礦工藝簡(jiǎn)單，貧化率較小，生產(chǎn)成本較低等優(yōu)點(diǎn)，該法已成為蜂子山礦段上下盤均不穩(wěn)固緩傾斜低品位中厚礦體最優(yōu)的采礦方法。對(duì)于存在的安全性差，損失大等缺點(diǎn)，已采取了措施進(jìn)行改進(jìn)。①在間柱內(nèi)掘進(jìn)人行井和鑿巖硐室對(duì)護(hù)頂層和頂板進(jìn)行誘導(dǎo)冒落或強(qiáng)制崩落，避免人員直接暴露在頂板下，從而有效地提高安全性。②留足夠的護(hù)頂層和頂板，并且加強(qiáng)中深孔的控制范圍和減少爆破震動(dòng)。③加強(qiáng)出礦管理，盡量使崩落下來的礦石均勻下降，以減緩礦石的貧化時(shí)間，從而提高礦石的回采率。

[1]解世俊.金屬礦床地下開采（修訂版）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

[2]《采礦手冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)第（第4卷）[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999.

[3]姚寶魁.礦山地下開采的穩(wěn)定性研究[M].北京：中國(guó)科技出版社，1994.

[4]黃勝生.國(guó)內(nèi)外緩傾斜中厚礦體采礦方法[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2001，21（4）：21-24.

TD853.21

B

2010-11-22

謝成彬(1975-)，男，四川簡(jiǎn)陽市人，采礦工程師，主要從事采礦技術(shù)及生產(chǎn)管理工作。

Abstract:In view of the occurrence of Fengzishan ore body and the shortage of mining method,two better mining methods are put forward,one is subleveling with sill pillar and flexible artificial roof,and another is open-stope-before-induced caving method.The stope structure,stoping technology and technical-economical indexes of two mining methods are compared based on production practice.The open-stope-before-induced caving mining method is the optimum method,and the improvement measures for existing problems are put forward.

Key words:flexible artificial roof;induced caving;mining method;comparison

1672-609X（2011）02-0003-03