鄭建明，任鳳玉，劉旭東

（1.中國(guó)鋼研科技集團(tuán)吉林工程技術(shù)有限公司，吉林 長(zhǎng)春130022；2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽110819）

Malanjkhand銅礦是印度最大的銅礦床，資源儲(chǔ)量約2億6792萬t，礦石地質(zhì)品位0.97%，位于印度中央邦巴拉卡德鎮(zhèn)東北90km處，地處平均海拔575m的高原，距離礦體最近的河流為距離2km左右的班加河，西北流向。

礦區(qū)位于中印度前寒武紀(jì)地帶的南部區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造由前寒武紀(jì)基底雜巖組成，主要包括花崗巖類巖石和基巖巖脈，以及少量變質(zhì)沉積巖。基底雜巖主要成分為花崗巖、石英二長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖和石英閃長(zhǎng)巖，粗到中等顆粒，局部片麻節(jié)理構(gòu)造。

礦區(qū)中部花崗巖中有一傾角60°～70°的大型石英巖脈（長(zhǎng)2600m，寬60m，深600m），傾向90°，此巖脈反映了早期的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)，后期的橫斷層造成了巖脈的斷裂和位移。鄰近巖脈，花崗巖蝕變?yōu)榉奂t色的長(zhǎng)石，礦化局限于巖脈和蝕變花崗巖。

礦體平均傾角60°，厚度130～250m，平均190m。露天開采底板標(biāo)高為＋340m。

露天轉(zhuǎn)地下后，礦山擬定生產(chǎn)規(guī)模為500萬t／a，選擇適合的采礦方法是實(shí)現(xiàn)此規(guī)模的關(guān)鍵。

1 采礦方法選擇

根據(jù)礦體賦存情況及礦山實(shí)際情況，充填采礦法不適用，而且生產(chǎn)能力較小的采礦方法也不適宜，推薦VCR法、階段強(qiáng)制崩落法和無底柱分段崩落法?，F(xiàn)對(duì)三種方法進(jìn)行技術(shù)比較。

1）VCR法

適用條件：適用厚大礦體，原則上要求礦體和圍巖均穩(wěn)固。

VCR法主要特點(diǎn)有[1]：①垂直平行深孔，自上而下分層崩礦，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單；②采用大直徑深孔；③勞動(dòng)生產(chǎn)率高。

主要缺點(diǎn)：①每次崩礦量較少；②裝藥工藝復(fù)雜，輔助作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)；③炮孔裝藥利用率低；④鑿巖難度較大；⑤開拓采準(zhǔn)費(fèi)用高。

2）階段強(qiáng)制崩落法

適用條件：礦體厚大；急傾斜礦體，上盤圍巖穩(wěn)固性好；礦石須中等穩(wěn)固；礦石價(jià)值不高，不應(yīng)含有較大的巖石夾層；地表允許陷落。

主要優(yōu)點(diǎn)：①采準(zhǔn)工程量小；②勞動(dòng)生產(chǎn)率高；③采礦成本低。

主要缺點(diǎn)：①生產(chǎn)技術(shù)與放礦管理要求嚴(yán)格；②大塊產(chǎn)出率高；③礦石損失貧化大。

3）無底柱分段崩落法

適用條件：地表允許陷落，礦石中等穩(wěn)固以上，急傾斜或緩傾斜厚大礦體，需剔除礦石中夾石成分或分級(jí)出礦時(shí)，采用該法最為有利。

主要優(yōu)點(diǎn)：①安全性好；②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，回采工藝簡(jiǎn)單，容易標(biāo)準(zhǔn)化；③機(jī)械化程度高；④由于崩礦與出礦以每個(gè)步距為最先回采單元，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件合適時(shí)，有可能剔除夾石和進(jìn)行分級(jí)出礦。

主要缺點(diǎn)：①回采巷道通風(fēng)困難；②采場(chǎng)結(jié)構(gòu)與放礦方式不當(dāng)時(shí)，礦石損失貧化較大。

綜合以上三種采礦方法的適用條件，結(jié)合Malanjkhand銅礦的賦存特征，階段強(qiáng)制崩落法不適用；考慮到VCR一次崩礦量較小，垂直平行炮孔鉆鑿難度較大，推薦采用無底柱分段崩落法。采用無底柱分段崩落法，井下廢石可充填露天采坑，既解決了廢石地表堆存問題，又可以充當(dāng)崩落法覆蓋巖層，更有利于井下放礦[2]。

2 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

一般情況下，無底柱分段崩落法設(shè)計(jì)中段高度60m，分段高度15m，進(jìn)路間距12m。針對(duì)Malanjkhand銅礦規(guī)模較大，礦體厚大，同時(shí)礦石為有色銅礦，為此，提出低貧損高生產(chǎn)能力的開采目標(biāo)，需對(duì)無底柱采礦崩落采礦法的參數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

無底柱分段崩落法影響放礦的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是分段高度、崩礦步距和進(jìn)路間距[3]，同時(shí)為獲得較低的損失貧化，回收進(jìn)路的斷面尺寸是影響因素之一[4]。當(dāng)前應(yīng)用無底柱分段崩落法的礦上正向增大分段高度和進(jìn)路間距的方向發(fā)展[3]，印度Malanjkhand銅礦通過優(yōu)化研究，確定分段高度為20m。

式中：H—分段高度，20m；b—進(jìn)路寬度；μ—系數(shù)；α，β—垂直進(jìn)路方向散體流動(dòng)參數(shù)。

端部放礦時(shí)，垂直進(jìn)路方向的散體流動(dòng)參數(shù)為：α＝1.3221，β＝0.5387，當(dāng)進(jìn)路寬度為4m時(shí)，可得

進(jìn)路間距根據(jù)下式確定：

當(dāng)采用低貧化放礦時(shí)，μ取0.1～06，此時(shí)進(jìn)路間距合理取值為19.2～21.2，即19～21。

由于進(jìn)路間距的增大，礦石脊部殘留體增大，為此需對(duì)回收進(jìn)路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是進(jìn)路寬度，通過兌3m×3m，4m×3m，5m×3m，6m×3m斷面進(jìn)行放礦試驗(yàn)研究，6m×3m斷面更有利于控制礦石的損失貧化，因此確定進(jìn)路斷面尺寸為6m×3m。

試驗(yàn)表明，合理的崩礦步距是使頂面與端部正面的廢石同時(shí)到達(dá)礦口，基于此，確定崩礦步距為3.5m。

3 結(jié)論

1）通過采場(chǎng)參數(shù)優(yōu)化，降低了采切工程量，提高了采場(chǎng)生產(chǎn)能力，每爆破一次崩落的礦石量為3597t，年需推進(jìn)距離4866m，而礦山每一分段有效長(zhǎng)度為11000m，礦山一個(gè)分段即可滿足500萬t／a的生產(chǎn)規(guī)模。

2）無底柱分段崩落法中，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括進(jìn)路斷面尺寸）與放礦方式密切配合，可實(shí)現(xiàn)低貧損開采目標(biāo)。

3）礦山優(yōu)化后的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)為分段高度20m，進(jìn)路間距20m，崩礦步距3.5m，進(jìn)路斷面6m×3m。

[1]王建春，趙昊坤，郭忠林.VCR采礦法研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].礦業(yè)工程，2010，8（2）：15－17.

[2]王玉斌.草樓鐵礦首采區(qū)采礦方法綜合評(píng)價(jià)[J].金屬礦山，2007（5）：32－34.

[3]任鳳玉，韓志勇，王文杰.北洺河鐵礦采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定方法[J].中國(guó)礦業(yè)，2006，15（3）：44－47.

[4]鄭建明.弓長(zhǎng)嶺井下礦大斷面結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)用研究[J].有色礦冶，2004，20（3）：9－11.