周 旭 李杰峰 姜國輝 王靖涵

(1.鑫達(dá)金銀開發(fā)中心；2.赤峰市利拓礦業(yè)有限公司)

緩傾斜極薄礦脈采礦工藝

周 旭1李杰峰2姜國輝2王靖涵2

(1.鑫達(dá)金銀開發(fā)中心；2.赤峰市利拓礦業(yè)有限公司)

針對(duì)傾角30°以下、厚度不足0.8 m的緩傾斜極薄礦脈開采過程出現(xiàn)的損失貧化率高、不能依靠自重放礦和生產(chǎn)能力較低的難題，分析了國內(nèi)礦山該類礦脈的主要開采工藝及其現(xiàn)狀，提出采用組合式機(jī)械化強(qiáng)化回采，改進(jìn)護(hù)頂及充填工藝，應(yīng)為該類礦脈采礦工藝的發(fā)展趨勢(shì)。

緩傾斜極薄礦脈 開采現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)

1 概 述

我國有色金屬礦山普遍存在傾角30°以下、厚度不足0.8 m的礦脈，由于礦脈厚度極薄，混采時(shí)采幅基本達(dá)到1.2～1.5 m以上，產(chǎn)生的貧化率較大，造成采選費(fèi)用增加，嚴(yán)重影響了礦山經(jīng)濟(jì)效益；礦體傾角緩，采場(chǎng)崩落礦石不能依靠自重放礦，需要通過爆力運(yùn)搬、電耙或自行式機(jī)械等方法將礦石采出[1]；對(duì)于礦巖穩(wěn)固性差的礦脈，隨著開采范圍向深部延伸，次生應(yīng)力增加，采場(chǎng)安全條件惡劣，回采時(shí)一般需要?dú)埩舻V柱，并為保證出礦品位而限定最低可采厚度的表外礦量，容易造成地下資源儲(chǔ)量浪費(fèi)。因此，這類緩傾斜極薄礦脈一直都是地下開采的難題。

國內(nèi)礦山對(duì)緩傾斜極薄礦脈主要采用巖礦分采、爆力運(yùn)搬、削壁充填和機(jī)械化回采等工藝結(jié)合，以提高采礦回收率、降低貧化率，確保采場(chǎng)作業(yè)安全和強(qiáng)化回采。湘西金礦沃溪坑口[2]、瓦房子錳礦、萬源鐵礦、上鎮(zhèn)金礦、金洞岔金礦[3]、秦嶺金礦[4]、金山金礦[5]、峪耳崖金礦[6]、湘子岔金礦[7]等礦山采用削壁充填采礦法、分條采礦法、全面采礦法等，對(duì)緩傾斜極薄礦體開采的效果較好，值得借鑒。見表1。

2 緩傾斜極薄礦脈主要開采工藝

2.1 條柱分采空?qǐng)龇?/p>

沿礦脈傾向劃分階段，斜長40～60 m；在階段內(nèi)，沿礦脈走向劃成區(qū)段，走向長度200～300 m；在區(qū)段內(nèi)，沿礦體走向劃分上山巷道和礦柱。上山巷道寬度1.8 m，礦柱寬度4.0～8.0 m,階段礦柱斜長6.0～8.0 m。

表1 緩傾斜極薄礦脈礦山開采方法

各礦柱回采方向沿傾向由上而下。首先混采回收上山中的礦脈及其上下盤圍巖，然后從上山內(nèi)向相鄰兩側(cè)礦柱內(nèi)的礦脈鉆鑿淺孔，以分采礦石。炮孔深度2.0～3.0 m，根據(jù)礦柱寬度和炮孔傾斜度進(jìn)行選定。

在上山巷道中，崩落礦巖采用電耙運(yùn)搬。在回采礦柱時(shí)，以傾斜炮孔崩礦，分采礦石一般都被拋擲上山巷道中，少量殘留礦石在矮小空區(qū)內(nèi)，可人工清理至上山巷道內(nèi)，然后用電耙耙至放礦漏斗。在相鄰礦柱回采中，只采礦脈，不采圍巖，減少了采場(chǎng)內(nèi)礦石搬運(yùn)工作量，提高了出礦品位。見圖1。

為提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力，可采取多階段、多區(qū)段、多礦柱同時(shí)回采。在多礦柱回采中，應(yīng)根據(jù)上盤圍巖穩(wěn)固情況，合理選取同時(shí)回采的礦柱數(shù)，一般選取2～3個(gè)礦柱同時(shí)回采為宜。

該方法采準(zhǔn)工程量小，減少了采場(chǎng)出巖量，減輕了井下提升、運(yùn)輸?shù)膲毫?，降低了采礦成本。但該采礦工藝要求嚴(yán)格，采礦效率低，生產(chǎn)管理難度大，勞動(dòng)強(qiáng)度較大。

圖1 條柱分采空?qǐng)龇?/p>

2.2 水平中深孔拋擲爆破分段礦房法[8]

沿礦脈走向以30 m劃分礦塊，在階段礦塊內(nèi)按礦脈傾向間隔10 m掘進(jìn)分段礦房切巷，布置礦房兩側(cè)的采準(zhǔn)天井。

在采準(zhǔn)天井內(nèi)鑿水平深孔，以分段礦房切巷為自由面下向崩礦。各分層留天井兩側(cè)間柱，間柱內(nèi)鑿炮孔但不裝藥以保留礦柱，采場(chǎng)最上部分段頂部留礦房頂柱，按照從上至下順序回采。分段礦石通過爆力運(yùn)搬至分段切巷底板，以電耙運(yùn)至采準(zhǔn)天井，通過采準(zhǔn)天井內(nèi)的電耙耙運(yùn)至礦房底部的拉底平巷，由漏斗進(jìn)入階段運(yùn)輸巷道運(yùn)出。見圖2。

圖2 水平中深孔拋擲爆破分段礦房法

運(yùn)用中深孔拋擲爆破分段礦房法開采緩傾斜薄礦體，通過分段礦房鑿巖落礦方式，減少圍巖分采量和分采圍巖的作業(yè)工序和頂板暴露時(shí)間，而且鑿巖、裝藥、出礦都在天井和切巷內(nèi)，不直接進(jìn)入采空區(qū)，改善了工人作業(yè)安全條件，提高了生產(chǎn)效益。

2.3 機(jī)械化水平分層充填法[9]

湘西金礦沃溪礦區(qū)頂板巖層較破碎，底板圍巖較穩(wěn)固，礦脈較穩(wěn)固，脈幅0.15～2.3 m。采用機(jī)械化水平分層充填法時(shí)，沿礦體走向60 m劃分采場(chǎng)，采場(chǎng)斜長60 m，垂直高度25 m，不保留頂柱和間柱，留3 m底柱。

礦體下盤巖體內(nèi)布置折返式斜坡道，并設(shè)4條分段斜坡聯(lián)絡(luò)道通入采場(chǎng)，鏟運(yùn)機(jī)由斜坡聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)回采工作面裝運(yùn)礦石。采用自下而上的順序逆傾斜回采，回采分層高度0.5～1.0 m，由進(jìn)入采場(chǎng)中央的分段聯(lián)絡(luò)道向兩側(cè)沿礦體走向推進(jìn)。

采用定向拋擲爆破削壁充填進(jìn)行落礦，經(jīng)通風(fēng)和降塵后，對(duì)不穩(wěn)固頂板采取錨桿加固，鏟運(yùn)機(jī)出礦。EHST-05微型鏟運(yùn)機(jī)通過布置在下盤巖體內(nèi)的采場(chǎng)溜井，由斜坡道溜至穿脈運(yùn)輸巷道。見圖3。

圖3 機(jī)械化水平分層充填法

采用拋擲爆破與削壁充填法結(jié)合，微型鏟運(yùn)機(jī)輔助作業(yè)，提高了充填工效，降低貧化損失，實(shí)現(xiàn)了維護(hù)頂板、處理空區(qū)和機(jī)械化運(yùn)搬作業(yè)的條件。

2.4 水壓支柱護(hù)頂無間柱連續(xù)推進(jìn)條帶式跟隨充填采礦法[10]

采用礦脈連續(xù)回采的方案，將水壓支柱作為采場(chǎng)臨時(shí)支護(hù)護(hù)頂，帷幕隔離空區(qū)條帶式跟隨充填處理采空區(qū)。

在底盤脈外布置運(yùn)輸平巷，在底部掘進(jìn)切割平巷和底部出礦漏斗，再沿傾向掘進(jìn)切割天井。沿走向壁式連續(xù)回采礦脈，回采期間空區(qū)的最大跨度6.5 m，條帶式充填區(qū)寬4.5 m，水壓支柱按網(wǎng)度2.0 m×2.0 m支護(hù)。鉆鑿淺孔垂直于回采作業(yè)面落礦，通過充填后預(yù)留2.0 m寬的電耙道出礦。見圖4。

圖4 水壓支柱護(hù)頂無間柱連續(xù)推進(jìn)

采用水壓支柱護(hù)頂工藝，具有采切工程量小，貧化損失低，回采作業(yè)安全等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)采礦與充填連續(xù)作業(yè)，大幅度的提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力。

3 結(jié) 語

緩傾斜極薄礦脈的賦存條件大都比較復(fù)雜，其巖礦穩(wěn)固性、礦石價(jià)值、礦體規(guī)模和傾角，極大地影響礦山生產(chǎn)安全性、開采強(qiáng)度、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)效率及礦石的貧損指標(biāo)及采準(zhǔn)工程量大小。國內(nèi)礦山對(duì)于緩傾斜極薄礦脈礦體產(chǎn)狀形態(tài)多變，礦巖破碎，品位不均等復(fù)雜的開采技術(shù)條件，因地制宜地進(jìn)行了采礦法的創(chuàng)新和組合，同時(shí)引進(jìn)了先進(jìn)的支護(hù)、鑿巖和裝運(yùn)設(shè)備。但此類礦床開采仍存在著損失貧化大、礦塊生產(chǎn)能力小、回采周期長、勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化水平不高的現(xiàn)狀。因此，在以后的開采中應(yīng)研究將拋擲爆破技術(shù)、充填工藝、支護(hù)控頂技術(shù)引入傳統(tǒng)采礦工藝，更新成套無軌采掘設(shè)備，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高回采工效，簡化采場(chǎng)地壓管理，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化強(qiáng)化開采；構(gòu)建大礦區(qū)的整體開拓、運(yùn)輸及各大生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，通過縱貫全礦區(qū)的深部開拓系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)深部、邊部探礦增儲(chǔ)，以及全礦區(qū)礦群的集約化、規(guī)?；_采。

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2014-11-06)

周 旭(1984—)，男，工程師，100038 北京市海淀區(qū)復(fù)興路戊十二號(hào)。