賴(lài) 偉，肖木恩，李文朋

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院， 湖南長(zhǎng)沙 410012;2.靈寶黃金股份有限公司， 河南靈寶市 472500)

削壁充填法在開(kāi)采極薄礦脈中的應(yīng)用

賴(lài) 偉1，肖木恩1，李文朋2

(1.長(zhǎng)沙礦山研究院， 湖南長(zhǎng)沙 410012;2.靈寶黃金股份有限公司， 河南靈寶市 472500)

削壁充填采礦法是目前極薄礦脈礦山采用的主要方法之一，分別論述削壁充填采礦法中的長(zhǎng)臂式削壁充填法、傾斜分層削壁充填法、上向削壁充填法、扇形上向削壁充填法、機(jī)械化削壁充填法等在極薄礦脈礦山中的應(yīng)用情況及發(fā)展趨勢(shì)，指出應(yīng)大力提高礦山機(jī)械化水平，以增強(qiáng)生產(chǎn)能力。

極薄礦脈;削壁充填法;分采;機(jī)械化

極薄礦脈開(kāi)采生產(chǎn)能力低、貧化損失大，研究其高產(chǎn)高效的開(kāi)采方法對(duì)目前礦山的形勢(shì)具有重要的意義。特別是在我國(guó)，極薄礦脈的礦床開(kāi)采占有一定的比重，研究該類(lèi)方法對(duì)改善礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、提高資源的回收利用、擴(kuò)大礦山的可采儲(chǔ)量、延續(xù)礦山的服務(wù)年限等都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要討論削壁充填采礦法在開(kāi)采極薄礦脈中運(yùn)用。

1 采礦方法介紹

1.1 長(zhǎng)臂式削壁充填法[1，2]

長(zhǎng)臂式削壁充填法主要是指回采工作從礦塊一側(cè)向另一側(cè)全面推進(jìn)，工作面垂直或者斜交于走向。采場(chǎng)沿走向布置，走向一般長(zhǎng)100 m左右，傾向長(zhǎng)50 m左右。根據(jù)實(shí)際情況確定采幅，先把采幅內(nèi)那部分圍巖用拋擲爆破的辦法拋向采空區(qū)，再用控制爆破技術(shù)落礦。礦石落在工作面附近，用電耙耙出;將廢石拋在距工作面2 m以外，并充填于空區(qū)達(dá)到控制頂板的作用。長(zhǎng)臂式削壁充填法通風(fēng)效果好，在頂板不是很穩(wěn)固時(shí)可以選擇礦體較貧的礦石留為礦柱，采礦方法靈活，且采用電耙出礦，比人工出礦效率大大提高。選擇適當(dāng)?shù)膾仈S爆破參數(shù)(拋擲角、拋擲距離)是該采礦方法的關(guān)鍵，另外合理的確定回采步距以保證適當(dāng)?shù)目仨斁嘁彩潜ＷC生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。在采礦中應(yīng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控采場(chǎng)的地壓顯現(xiàn)、爆破落礦效果等，做好統(tǒng)計(jì)記錄工作。該采礦方法可以在傾角較緩、圍巖穩(wěn)固性一般的極薄礦體開(kāi)采中推廣應(yīng)用。典型采礦方案圖如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)臂式削壁充填法

1.2 傾斜分層削壁充填法

傾斜分層削壁充填法采場(chǎng)沿走向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)度50～80 m，斜長(zhǎng)50～60 m。在礦塊下盤(pán)布置沿脈平巷，下盤(pán)階段運(yùn)輸平巷與沿脈平行。礦塊兩端沿傾向開(kāi)掘2條人行通風(fēng)天井。在礦塊中央，隨回采工作面的推進(jìn)，砌筑1條耙礦上山?；夭晒ぷ髌鹗加诘V塊中央，回采前先在廢石充填體上放置廢膠帶或廢舊的風(fēng)筒，或者采用混凝土澆注底板，以防巖粉損失，然后以V形傾斜工作面向上推進(jìn)，使用淺孔鑿巖機(jī)鑿巖落礦，電耙出礦，循環(huán)作業(yè)。落礦時(shí)礦石、圍巖分次爆破，削壁的圍巖充填于下部空區(qū)。2個(gè)工作面一側(cè)鑿巖，另一側(cè)用電耙將礦石耙往溜井，由下部放礦水平放出運(yùn)出采場(chǎng)。該采礦方法在采場(chǎng)內(nèi)能形成循環(huán)作業(yè)，生產(chǎn)效率較高。由于其采用偽傾斜布置，其使用范圍較廣，可以在緩傾斜、傾斜以致極傾斜的極薄礦脈的開(kāi)采中推廣使用。典型采礦方案如圖2所示。

1.3 上向削壁充填法[3，4]

該法采場(chǎng)一般沿走向布置，走向長(zhǎng)100～200 m，根據(jù)采場(chǎng)情況可適當(dāng)調(diào)整，傾斜長(zhǎng)50～80 m。在采場(chǎng)的底部掘進(jìn)1條脈外運(yùn)輸平巷，可以采用留底柱或者構(gòu)筑人工底柱的方法做底部結(jié)構(gòu)。在礦塊兩端掘進(jìn)人行天井(也可用作充填天井)，在礦體中央掘進(jìn)充填天井，回采中礦石和圍巖分采，采下的礦石用電耙耙向溜井或者用微型鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)出采場(chǎng)，也可在采場(chǎng)中構(gòu)筑順路天井，縮短運(yùn)礦距離，提高效率。落礦前要在廢石上鋪設(shè)墊板或者構(gòu)筑混凝土底板，以免精礦粉損失。上向削壁充填法回采中可以運(yùn)用機(jī)械化設(shè)備輔助作業(yè)，如小型的鑿巖臺(tái)車(chē)和微型鏟運(yùn)機(jī)，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度和成本，大大提高生產(chǎn)效率。其機(jī)械化上向削壁充填法值得推廣運(yùn)用，主要用于傾斜和極傾斜的礦山中。典型采礦方案見(jiàn)圖3。

圖2 傾斜分層削壁充填法

圖3 上向削壁充填法

1.4 扇形上向削壁充填法[5]

扇形上向削壁充填法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:采場(chǎng)沿走向布置，沿采場(chǎng)走向長(zhǎng)30～50 m，沿傾向長(zhǎng)為50～60 m，采場(chǎng)寬以礦體厚度確定。采準(zhǔn)時(shí)先在礦體下盤(pán)掘進(jìn)運(yùn)輸平巷，并在采場(chǎng)下部掘進(jìn)切割巷道，采場(chǎng)一端掘進(jìn)人行井，另一端砌筑順路天井?；夭蓵r(shí)，先在采場(chǎng)底部構(gòu)筑人工底柱，然后以電耙點(diǎn)為圓心呈扇形狀推進(jìn)。鑿巖爆破時(shí)多采用7655鉆機(jī)，鑿淺孔，每次爆破1.5 m左右，能夠較好的控制貧化損失?；夭蓵r(shí)先采廢石，采后平整采場(chǎng)，在其上鋪設(shè)橡膠帶或者澆注混凝土底板，然后再采礦石，采用小型電耙出礦。該法適用于緩傾斜極薄礦體的開(kāi)采。典型采礦方案布置如圖4所示。

圖4 扇形上向削壁充填法

1.5 機(jī)械化削壁充填法[6]

機(jī)械化削壁充填法就是采用機(jī)械化裝備進(jìn)行采礦的1種削壁充填方案。其采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為:礦塊呈平行四邊形布置，長(zhǎng)度為160 m左右，每40 m布置1條礦石溜井，并且在首采和終采回采單元內(nèi)布置通風(fēng)、人行天井;階段高50～60 m;出礦采用微型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，其機(jī)寬為 0.9 m，確定采幅1.0～1.5 m。采準(zhǔn)時(shí)首先掘進(jìn)1條環(huán)形聯(lián)絡(luò)斜坡道至首采礦塊的切割層，然后掘進(jìn)1條沿脈運(yùn)輸巷，在首采礦塊的端部掘進(jìn)1條人行、通風(fēng)天井之后，最后在采場(chǎng)底部布置人工底柱，開(kāi)始進(jìn)行首采礦塊的回采工作。為了控制采幅，回采時(shí)落礦分2次進(jìn)行，炮孔布置呈“之”字形，第一次控制高度為0.5～0.7 m，第二次控制高度為1.2～1.5 m。根據(jù)礦體厚度，當(dāng)厚度小于0.5 m時(shí)，回采鑿巖主要用YSP45及 7655型鑿巖機(jī);當(dāng)?shù)V體厚度大于0.5 m時(shí)采用YZF－24型液壓鑿巖臺(tái)車(chē)鑿巖。隨著回采工作的進(jìn)行在脈內(nèi)形成順路斜坡道和順路溜礦井，可節(jié)約大量的采準(zhǔn)工程。該方法機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、出礦能力大、效率高，且回采可以有效控制采幅，降低礦石貧化損失，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義，可以在極傾斜礦體中推廣運(yùn)用。其采礦方案如圖5所示。

圖5 機(jī)械化削壁充填法

2 礦巖分采方式[7]

礦巖分采有2類(lèi)方式:先采圍巖或者先采礦石，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交替使用。根據(jù)礦巖接觸、頂?shù)装宸€(wěn)定性以及礦脈的厚度等參數(shù)，可以分為如下3種情況。

(1)當(dāng)?shù)V脈厚小于0.3 m或礦體傾角較小時(shí)，應(yīng)先采圍巖，后采礦石，或礦巖交替分采，如圖6(a)所示。

(2) 當(dāng)?shù)V脈厚度為0.3～0.5 m，礦脈穩(wěn)固、礦巖分界面光滑清楚，可采用礦巖交替分采，如圖6(b)所示。

(3)當(dāng)脈厚大于0.5 m且礦巖接觸面不很清楚或者頂板不穩(wěn)固時(shí)，應(yīng)先采脈石，后采圍巖，如圖6(c)所示。至于分采圍巖的部位則應(yīng)根據(jù)頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)固性而定，如果頂板圍巖不穩(wěn)固，分采圍巖應(yīng)是底板圍巖。

圖6 礦巖分采

3 崩落圍巖厚度[8]

削壁充填就是削下部分圍巖充填于空區(qū)，創(chuàng)造采礦工作空間，達(dá)到穩(wěn)固頂板的作用和減少?gòu)U石運(yùn)出等作用，當(dāng)開(kāi)掘的圍巖正夠采場(chǎng)充填最好。因此，根據(jù)采場(chǎng)充填條件，確定合適的開(kāi)掘厚度是這種采礦法回采中的重要問(wèn)題。根據(jù)礦巖物理性質(zhì)要使崩落下的圍巖剛好充滿采空區(qū)，則必須符合下列條件:

式中:My——采掘圍巖的厚度，m;

Ma——礦脈厚度，m;

Ky——圍巖崩落后的松散系數(shù)，取1.4 ～1.5;

κ——采空區(qū)需要充填的系數(shù)，取0.75 ～0.78。

4 極薄礦脈爆破技術(shù)

爆破時(shí)，先采的應(yīng)該采用控制爆破技術(shù)，后采的應(yīng)根據(jù)情況確定采用控制爆破或普通爆破落礦法。例如長(zhǎng)臂式削壁充填法，先采礦石后崩巖石，則采礦石時(shí)應(yīng)采用控制爆破中的光面爆破技術(shù)以及松動(dòng)爆破技術(shù)，以控制采幅和礦石堆的集中度，防止礦石損失貧化;采巖石時(shí)應(yīng)采用控制爆破中的拋擲爆破技術(shù)，將采下的巖石直接充填于空區(qū)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及成本。

5 出礦

由于極薄礦脈中采礦礦脈厚度小、采礦空間較小，大型的出礦設(shè)備難以在其中工作，出礦多采用小型電耙、小型的鏟運(yùn)機(jī)等，有時(shí)還要輔助人工耙礦。目前國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)的極薄礦脈礦山采用自行無(wú)軌設(shè)備出礦，效率低，嚴(yán)重的制約了極薄礦脈礦山的發(fā)展。同時(shí)，國(guó)內(nèi)設(shè)備質(zhì)量差，國(guó)外設(shè)備昂貴，所以在引進(jìn)國(guó)外設(shè)備的同時(shí)，也應(yīng)積極開(kāi)展自主研究，提高自身的能力，促進(jìn)礦山企業(yè)的發(fā)展。

6 總結(jié)

削壁充填法是一種開(kāi)采極薄礦脈的有效方法，能夠大大降低礦石的貧化損失率，是目前極薄礦脈礦山采用的主要生產(chǎn)方法之一。

由礦山目前的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可知，削壁充填法的生產(chǎn)率不高，極薄礦脈的采礦研究應(yīng)從提高生產(chǎn)效率，提高機(jī)械化水平，降低損失貧化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度等著眼，研究適于極薄礦脈開(kāi)采的鑿巖、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備。上述幾種采礦方法中的機(jī)械化削壁充填法機(jī)械化程度較高、采準(zhǔn)工程少、掘進(jìn)速度快、生產(chǎn)能力大，有條件的礦山應(yīng)盡量采用。

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2011－02－25)

賴(lài) 偉(1985－)，男，研究生，從事采礦工程、難采礦體采礦技術(shù)研究，Email:915673059@qq.Com。