王衛(wèi)東，盛　佳，李向東，米繼武

(1.嵩縣金牛有限責(zé)任公司，　河南 嵩縣　471401； 2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，　湖南 長(zhǎng)沙410012； 3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，　湖南 長(zhǎng)沙　410012； 4.崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司,　河北 張家口市　076350)

?

傾斜厚大礦體低貧損回采順序優(yōu)化研究*

王衛(wèi)東1，盛佳2,3，李向東2,3，米繼武4

(1.嵩縣金牛有限責(zé)任公司，河南 嵩縣471401； 2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙410012； 3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙410012； 4.崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司,河北 張家口市076350)

摘要：針對(duì)某大型巖金礦傾斜厚大礦體開(kāi)采技術(shù)條件及中段盤(pán)區(qū)礦柱采場(chǎng)，提出采場(chǎng)連續(xù)回采連續(xù)崩落與隔一采一間隔崩落2種方案。結(jié)合礦區(qū)上部空?qǐng)龇ㄅc下部充填法、多中段同時(shí)開(kāi)采的復(fù)雜采礦環(huán)境，提出了合理的中段回采及采場(chǎng)順序，合理布置與回采分段切割立槽及上盤(pán)三角礦體，可最大限度地回收地下礦產(chǎn)資源，為滿足礦山生產(chǎn)能力要求及改擴(kuò)建工程的銜接奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)可為類(lèi)似條件的礦山開(kāi)采提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：傾斜厚大礦體；回采順序；崩礦落礦

0引言

緩傾斜至傾斜厚大礦體屬于難采礦體類(lèi)型，尤其當(dāng)?shù)V體傾角為35°～40°時(shí)，其一是因?yàn)榈V體傾角不夠陡，無(wú)法在采場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)重力放礦，致使出礦工藝復(fù)雜；其二是合理的礦體回采順序難以確定，要實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的難度很大。通過(guò)改變崩礦落礦方式，可實(shí)現(xiàn)礦石的有效運(yùn)搬，而厚礦體大都劃分為兩步驟或多步驟回采，其合理的回采順序?qū)⒅苯佑绊懙降V體能否高效安全回采。因此，研發(fā)適合該類(lèi)礦床賦存條件下的合理回采順序，是實(shí)現(xiàn)高效安全開(kāi)采的關(guān)鍵所在。

1礦山開(kāi)采技術(shù)條件及采礦方法簡(jiǎn)介

1.1開(kāi)采技術(shù)條件

某巖金礦床受斷裂構(gòu)造和蝕變節(jié)理裂隙帶控制。主要由1號(hào)和70號(hào)脈群組成。其中70號(hào)脈群由7條礦脈構(gòu)成，多為緩傾斜至傾斜的厚大礦體。分布在7線以南1號(hào)脈群的上盤(pán)，礦脈均賦存在硅鉀化二長(zhǎng)巖蝕變帶內(nèi)，蝕變帶總體展布方向0°～350°，西傾或南西傾，傾角20°～45°，蝕變帶寬達(dá)130～300 m。礦體連續(xù)完整，穩(wěn)定性良好；頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性較好，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，屬于堅(jiān)硬～半堅(jiān)硬礦體。工程地質(zhì)勘探類(lèi)型簡(jiǎn)單，水文地質(zhì)條件中等。主要回采中段為1304～1184 m中段。

1.2采礦方法及開(kāi)采現(xiàn)狀

根據(jù)70號(hào)脈1264 m中段以上礦體回采現(xiàn)狀，1304 m中段以上礦體采用淺孔空?qǐng)龇爸猩羁卓請(qǐng)龇ɑ夭桑谙噜彶蓤?chǎng)留下部分支撐礦柱和中段底部結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)空區(qū)調(diào)查，1304 m 中段的支撐礦柱大部分倒塌，采場(chǎng)頂板冒落嚴(yán)重，空區(qū)連于一體，支撐礦柱無(wú)法回收。1264 m中段礦體采用二步驟回采，一步驟采場(chǎng)寬10 m，采用分層中深孔或淺孔回采完畢形成采空區(qū)，空區(qū)空頂時(shí)間達(dá)幾年到十幾年，二步驟采場(chǎng)寬20 m，沒(méi)有進(jìn)行回采，為滿足技改后2500 t/d生產(chǎn)能力的要求和礦山持續(xù)發(fā)展需要，迫切需要回采這一部分礦柱礦體。

原設(shè)計(jì)一步驟采場(chǎng)采用塊石膠結(jié)充填，在地表取石轉(zhuǎn)運(yùn)至井下充填采場(chǎng)，但因礦區(qū)鄰近滑雪旅游區(qū)不能破壞地表植被和環(huán)境，塊石膠結(jié)充填沒(méi)有實(shí)施。購(gòu)廢石或河道石砂進(jìn)行充填，因成本高、充填量大也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。而礦山當(dāng)時(shí)的選礦工藝是炭泥氰化，選礦尾砂有毒物質(zhì)較多，尾砂若充填到井下污染地下水資源，故不能作為充填材料充填到井下。因沒(méi)有合適的充填材料，充填采礦法不宜采用。因此，考慮采用空?qǐng)龌夭伤煤蠓彭斕幚砜諈^(qū)，其合理的盤(pán)區(qū)、采場(chǎng)及中段回采順序?qū)⒅苯佑绊懞侠碛行ч_(kāi)采。

2盤(pán)區(qū)采場(chǎng)及中段回采順序

2.1盤(pán)區(qū)回采順序

針對(duì)1264 m中段盤(pán)區(qū)現(xiàn)有的3個(gè)20 m寬礦柱采場(chǎng)，4個(gè)一步驟的空區(qū)采場(chǎng)，提出2種礦柱采場(chǎng)回采順序。

(1) 盤(pán)區(qū)采場(chǎng)連續(xù)回采連續(xù)崩落方案。該方案從南向北逐一回采23N22、21N2、19S18采場(chǎng)，回采23N22采場(chǎng)后就進(jìn)行3231采場(chǎng)空區(qū)頂板強(qiáng)制放頂，崩落頂板圍巖充填空區(qū)。采場(chǎng)回采超前一個(gè)放頂采場(chǎng)，使崩落的廢石不會(huì)落到回采采場(chǎng)的礦石堆上，可降低礦石損失、貧化率。該方案中段內(nèi)同時(shí)只有一個(gè)采場(chǎng)回采，其回采見(jiàn)圖1。

圖1　盤(pán)區(qū)采場(chǎng)連續(xù)回采連續(xù)崩落

(2) 盤(pán)區(qū)采場(chǎng)隔一采一間隔崩落方案。該方案首先同時(shí)回采23N22、19S18兩個(gè)采場(chǎng)，21N2作為盤(pán)區(qū)礦柱采場(chǎng)后回采，空?qǐng)龌夭沙鐾甏蟛糠值V石后，強(qiáng)制崩落21N2礦柱采場(chǎng)南北兩翼空區(qū)頂板，再回采21N2礦柱采場(chǎng)，21N2采場(chǎng)是在兩側(cè)崩落頂板圍巖下回采爆破出礦。該方案可實(shí)現(xiàn)中段內(nèi)同時(shí)有2個(gè)采場(chǎng)回采，增加了盤(pán)區(qū)生產(chǎn)能力，其回采見(jiàn)圖2。

2.2采場(chǎng)回采順序

盤(pán)區(qū)采場(chǎng)內(nèi)采用兩步驟分段空?qǐng)鏊煤蟊缆洳傻V法，中段分成兩個(gè)分段，由于礦體屬于緩傾斜至傾斜礦體，在采場(chǎng)端部拉槽時(shí)，切割井須布置在離采場(chǎng)端部合理距離，切割井上部位于礦體的上盤(pán)，回采時(shí)要產(chǎn)生礦石貧化，切割井下部有一部分礦體在切割井之外，正?；夭珊茈y采出，因此在采場(chǎng)端部鑿巖巷布置扇形中深孔，盡量回收這一部分礦石，減少資源損失。

采場(chǎng)內(nèi)回采順序：首先拉一分段切割立槽，切割井布置在采場(chǎng)中央，以切割井為自由面，在切割橫巷布置3個(gè)平行中深孔，排距為1.2 m，以切割井為自由面爆破形成分段切割立槽，以切割立槽為自由面回采分段三角礦體，出完拉槽的礦石后，以切割立槽為自由面，中深孔爆破回采一分段，當(dāng)一分段回采到與第二分段的爆破立槽對(duì)齊時(shí)，回采二分段的礦體，形成臺(tái)階式回采，二分段超前一分段2～3 m，直至回采完整個(gè)采場(chǎng)。采場(chǎng)切割立槽、分段三角礦體回采、采場(chǎng)回采順序見(jiàn)圖3～圖5。

圖2　盤(pán)區(qū)采場(chǎng)隔一采一間隔崩落

圖3　切割立槽炮孔布置

2.3中段回采順序

礦區(qū)上部中段采用空?qǐng)龇ɑ夭桑徊襟E采場(chǎng)回采后留下二步驟采場(chǎng)未回采。為達(dá)到礦區(qū)生產(chǎn)能力需求，致使多中段多工作面作業(yè)，回采順序要求嚴(yán)格，且存在較大的安全隱患，生產(chǎn)能力受到約束；加之，中段底柱和頂柱不能盡快回采結(jié)束，局部通風(fēng)困難、通風(fēng)成本高，巷道維護(hù)成本比較高。因此合理的中段回采順序及過(guò)度銜接方式尤其重要。

圖4　回采三角礦體炮孔布置

圖5　盤(pán)區(qū)內(nèi)采場(chǎng)回采順序

目前礦區(qū)開(kāi)拓工程已到了1184 m中段，并且形成備采礦量，1224 m中段以下擬采用兩步驟空?qǐng)鏊煤笪采澳z結(jié)充填采礦法。礦山采用充填采礦法后，整個(gè)中段開(kāi)拓系統(tǒng)形成后，中段間可實(shí)現(xiàn)自下向上回采，中段采場(chǎng)回采結(jié)束后，并回采中段頂?shù)字?，隨后封閉整個(gè)中段，以減少中段通風(fēng)的營(yíng)運(yùn)成本和維護(hù)成本。下部中段采空區(qū)可采用上部中段的廢石和尾礦廢料充填，實(shí)現(xiàn)廢石不出坑，從而減少?gòu)U石的運(yùn)輸費(fèi)用，地面也可少建廢石場(chǎng)，保護(hù)了土地資源，同時(shí)減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的影響和污染。

3小結(jié)

(1) 針對(duì)某大型巖金礦中段盤(pán)區(qū)礦柱采場(chǎng)，提出采場(chǎng)連續(xù)回采連續(xù)崩落與隔一采一間隔崩落2種方案，各有優(yōu)劣，可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際與配礦、安全生產(chǎn)需求，進(jìn)行方案優(yōu)選后確定合理的盤(pán)區(qū)回采順序。

(2) 結(jié)合礦區(qū)上部空?qǐng)龇ㄅc下部充填法、多中段同時(shí)開(kāi)采的復(fù)雜采礦環(huán)境，提出了合理的中段回采及采場(chǎng)順序，合理布置與回采分段切割立槽及上盤(pán)三角礦體，可最大限度地回收地下礦產(chǎn)資源，為滿足礦山生產(chǎn)能力要求及改擴(kuò)建工程的銜接奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)可為類(lèi)似條件的礦山開(kāi)采提供借鑒與參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李向東，盛佳，江飛飛.東灣礦區(qū)小南溝傾斜中厚破碎礦體采礦方法方案研究[R].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2013.

[2]韋華南，古德生.巖金礦山傾斜中厚礦體開(kāi)采綜合技術(shù)研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2010，30(3)：1-3，23.

[3]安龍，徐帥，任少峰，等.深部厚大礦體回采順序設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013:11.

[4]朱志彬，劉成平.厚大礦體回采順序和采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化[J].中國(guó)礦山工程，2008(04).

[5]陳發(fā)吉，趙國(guó)彥，簡(jiǎn)萬(wàn)國(guó)，等.模糊理論在中厚緩傾斜礦體優(yōu)選采礦方法中的應(yīng)用[J].采礦技術(shù)，2006，6(2):1-3.

*基金項(xiàng)目：國(guó)家科技部轉(zhuǎn)制科研院所創(chuàng)新能力專(zhuān)項(xiàng)資金(2014EG215027)；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目 (2013BAB02B00).

收稿日期：[6]吳偉偉.湘福石膏礦厚大礦體采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2011.(2015-07-15)

作者簡(jiǎn)介：王衛(wèi)東(1975-)，男，河南汝南縣人，工程師，主要從事采礦工藝研究及現(xiàn)場(chǎng)管理工作,Email:460278728@qq.com。