張洋　李永輝　張新華（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限3司　哈密　839000　長沙礦山研究院有限責(zé)任公司　長沙　410012）

中深孔分段強(qiáng)制崩落法在17號銅鎳礦的研究與應(yīng)用

張洋①李永輝②張新華①
（①新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限3司哈密839000②長沙礦山研究院有限責(zé)任公司長沙410012）

黃山東銅鎳礦17#礦區(qū)設(shè)計(jì)采用淺孔留礦法進(jìn)行回采，主要回采17#礦體。實(shí)際上在17#礦體的上盤還有15#、16#兩條礦體，這2條礦體穩(wěn)固性較差，同時(shí)含硅酸鎳較高，前期選礦回收率低，因此基本未予回采。隨著選礦工藝的改進(jìn)，勢必要回采15#、16#礦體，由于礦體破碎，原有留礦法無法滿足回采要求，因此需要其他技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全高效的采礦方法，以此提高資源回收，延長礦區(qū)服務(wù)年限。

淺孔留礦分段中深孔強(qiáng)制崩落

1　地質(zhì)概況

15#、16#、17#礦體位于6線至6～3線之間，17#礦體位于16#礦體下盤，15#礦體位于16#礦體上盤，礦體走向SEE、傾向NE、傾角35°～57°（平均約50°）；17#礦體礦脈長50m，厚度6～36m，平均約15m；16#礦體屬于厚大礦體長約100m，寬約60m；15#礦體長約140m，平均寬17m。15#、16#礦體含硅酸鎳。整個(gè)15#、16#、17#礦體760～810中段礦石量546 595 t，其中15#礦體Ni 0.56%、Cu 0.31%，礦石量105 971 t、16#礦體Ni 0.53%、Cu 0.34%，礦石量345 590 t、17#礦體Ni 1.06%、Cu 0.43%，礦石量95 034 t。

2　開采技術(shù)條件

810中段以上6～3線15#、16#礦體總礦石量88 600萬噸。整個(gè)設(shè)計(jì)范圍礦石量為638 600 t，礦石體重3 t/m3，松散系數(shù)1.6。礦塊中無大的構(gòu)造發(fā)育，礦體之間存在蝕變帶，穩(wěn)固性較差，上下盤圍巖屬中等穩(wěn)固。15#、16#礦體不穩(wěn)固～中等穩(wěn)固，17#礦體中等穩(wěn)固。760水平以下存在采空區(qū)，空區(qū)資料不詳實(shí)，空區(qū)頂板標(biāo)高約754m，空區(qū)高度約16m，空區(qū)部分采用廢石充填，未接頂，地表允許塌陷。

3　采礦方法選擇

根據(jù)平剖面圖可知15#、16#、17#三個(gè)礦體之間有0.5～10m不等的低品位夾石，夾石品位在0.1%～0.25%之間，該部分夾石較破碎，單獨(dú)回采其中一條礦體，都會影響其他兩條礦體的回采，同時(shí)中間夾石難以剔除。因此在今后回采過程中將三個(gè)礦體綜合考慮，三條礦體作為一個(gè)礦體考慮，礦體長約70m，礦體厚約100m，傾角40°～50°。屬于傾斜厚大不穩(wěn)固-中等穩(wěn)固礦體。在采礦方法上三大類采礦方法在技術(shù)上均可以實(shí)現(xiàn)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1空場法

根據(jù)礦體的賦存情況，可采用大直徑深孔、分段空場、分段鑿巖階段空場。這幾種方法安全高效。要比目前所采用的淺孔留礦法在安全、效率上要好，但是本質(zhì)一致，都需要為控制暴露面積、減少貧化，勢必都要留下大量的間柱及頂?shù)字?。如采用這類方法，損失率在30%～40%之間，60萬多噸礦勢必要損失12～24萬噸。同時(shí)將留下大量的空區(qū)，后期再進(jìn)行空區(qū)處理和礦柱回收，存在巨大難度。因此不考慮用空場法進(jìn)行回采。

3.2充填法

根據(jù)礦體的賦存條件，可采盤區(qū)機(jī)械化、分段空場事后充填法。采用充填法回采在于礦石的貧化損失小。主要的缺點(diǎn)：①采場暴露面積難以控制。由于礦體不太穩(wěn)固，在回采過程中還是存在頂板管理問題；②充填材料：根據(jù)目前礦區(qū)的生產(chǎn)現(xiàn)狀，無法實(shí)現(xiàn)尾砂充填，勢必要采用戈壁料或者廢石充填，在量上可能難以滿足，同時(shí)水源緊張也是問題之一；③充填成本高，工藝復(fù)雜。在生產(chǎn)過程增加一作業(yè)工序，間接提高生產(chǎn)成本，同時(shí)充填料將來充填空區(qū)，直接增加了成本。因此，綜合考慮不予采用充填法。

3.3崩落法

根據(jù)礦體的賦存條件，可采用無底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、分段中深孔強(qiáng)制崩落法、自然崩落法。無底柱分段崩落法投產(chǎn)快、安全、效率高，主要的問題是空區(qū)內(nèi)的礦石回收，礦體主要賦存在760～810之間，因此需要在760進(jìn)行大量出礦回收。因此不推薦采用。有底柱分段崩落法：不存在礦石回收的問題，高效、安全，主要問題在于該方法采切比大，一般情況在20m/kt左右。自然崩落法：生產(chǎn)成本低、安全。缺點(diǎn)在于前期的基礎(chǔ)研究較多、采準(zhǔn)工程及支護(hù)量大、投產(chǎn)時(shí)間長。分段中深孔強(qiáng)制崩落法：結(jié)合了無底柱分段崩落法及有底柱分段崩落法的優(yōu)點(diǎn)，高效、安全、投產(chǎn)期短，千噸采切比適中，能盡可能的回收崩落礦石。綜合各崩落法的優(yōu)缺點(diǎn)以及礦區(qū)的實(shí)際生產(chǎn)情況，推薦采用分段中深孔強(qiáng)制崩落法。

4　分段中深孔強(qiáng)制崩落法

4.1主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

階段高度50m，分段高度12.5m，鑿巖巷道間距15m。垂直礦體走向布置。

4.2采準(zhǔn)切割

分段斜坡道、分段沿脈平巷、溜井、鑿巖巷道、通風(fēng)天井、切割巷道和切割井等。在礦體下盤布置分段斜坡道，分為兩段，760～772.5分段，785～797.5分段。分段沿脈平巷離礦體15m左右，同時(shí)布置一條溜礦井，分段平巷與溜礦井用聯(lián)絡(luò)道連接，在分段沿脈平巷中垂直礦體每隔15m布置一條鑿巖平巷，上下分段的鑿巖平巷對應(yīng)布置。在礦體的上盤每條鑿巖巷道端部布置一條切割橫巷和切割天井。

圖1　

4.3鑿巖爆破

在采場上盤的切割橫巷布置平行中深孔，以切割井為自由面，進(jìn)行爆破拉槽。中深孔鑿巖采用YGZ～90型鑿巖機(jī)進(jìn)行中深孔施工，孔徑一般在55～75mm，在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，中深孔排距一般在1.2～1.6m，孔底距2.0～2.5m左右。按照從上往下的回采順序，上分段超前下分段15m，在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，以切割槽為自由面進(jìn)行爆破，每次爆破2排，首采分段，每次爆破2排后出50%礦石，剩余礦石作為礦石覆蓋層，第二分段每次爆破2排，每次出70%，剩余礦石作為覆蓋層，第三分段開始，每次爆破2排，出礦量不大于爆破量。

4.4出礦

每分段爆破崩落礦石采用2m3鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦，將礦石倒入溜井至760中段，再通過鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至760～710中段溜井，由710中段集中運(yùn)輸。由于760以下基本尖滅，因此在760中段采用塹溝式底部結(jié)構(gòu)回收該分段崩落礦石以及礦石覆蓋層。

4.5采場通風(fēng)

分段中深孔強(qiáng)制崩落法是獨(dú)頭巷道中出礦，通風(fēng)相對困難，雖然每分段通過回風(fēng)井和斜坡道貫通，但鑿巖巷道較長，可以采用機(jī)械通風(fēng)，在回采進(jìn)路中，安裝局扇和風(fēng)筒，采用壓入式通風(fēng)，以稀釋獨(dú)頭巷道中的粉塵和有害氣體。新鮮風(fēng)流向：通風(fēng)線路為760中段平巷→斜坡道→回風(fēng)井→上部中段平巷→8號豎井→地表。

4.6覆蓋巖層的形成

前期采用暫留礦石為覆蓋層，覆蓋層厚度不小于20m，后期隨著暴露面積的增大以及開采深度下降，頂板巖石自然冒落形成覆蓋層，礦石覆蓋層在760中段集中回收。

4.7安全措施

⑴掘進(jìn)：由于礦體不太穩(wěn)固，每次進(jìn)場施工前必須先撬棒問頂，做好撬毛工作，防止浮石冒落砸傷人員。同時(shí)760下部存在原有老空區(qū)，無空區(qū)資料，因此760中段工程在施工時(shí)應(yīng)邊探邊掘，如遇到有空區(qū)，通過掘進(jìn)的廢石加以填充。

⑵通風(fēng)：每次爆破后，必須進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，待炮煙符合各項(xiàng)指標(biāo)后方可開展各項(xiàng)工作。

⑶出礦：由于前期采用預(yù)留礦石作為覆蓋層，因此在出礦時(shí)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的出礦量進(jìn)行出礦，嚴(yán)禁超量出礦及進(jìn)入空區(qū)出礦，確保形成均勻、厚度20m覆蓋層。

⑷空區(qū)處理：由于礦體頂板距離地表較厚，同時(shí)為減少放頂費(fèi)用，采用礦石作為覆蓋層，隨著開采深度下降，必然形成回采范圍面積的空區(qū)，為防止頂板冒落產(chǎn)生的沖擊波傷害人員、設(shè)備。因此在各條進(jìn)路回采結(jié)束后立即采用磚砌墻、混凝土墻或者巖石阻波墻進(jìn)行封閉。

⑸其他：隨著開采深度下降以及回采暴露面積，對形成的空區(qū)可能產(chǎn)生的移動(dòng)范圍進(jìn)行圈定，對上部可能產(chǎn)生影響的工程位置進(jìn)行標(biāo)識或封閉，盡可能防止無關(guān)人員進(jìn)入。

5　采準(zhǔn)工程布置

采場地點(diǎn)選擇資源可信程度高，具有代表性的礦段，經(jīng)與公司研究決定，將采場布置在760中段6～6～3線之間，主要回采15#、16#、17#三個(gè)礦體。

圖3　772.5分段工程布置圖

表1　采準(zhǔn)工程量表

續(xù)表1

圖2　785分層工程布置圖

圖4　760中段工程布置圖

圖5　鑿巖巷剖面圖

6　空區(qū)處理

由于礦體頂板距離地表較厚，為減少放頂費(fèi)用，前期采用礦石作為覆蓋層，隨著開采深度下降，必然形成回采范圍面積的空區(qū)，為防止頂板冒落產(chǎn)生的沖擊波傷害人員、設(shè)備。因此在各條進(jìn)路回采結(jié)束后立即采用巖石阻波墻進(jìn)行封閉，確保了生產(chǎn)安全。

表2　

7　結(jié)論及建議

通過采用分段中深孔強(qiáng)制崩落法回采6線3條礦體，采場生產(chǎn)能力達(dá)到了1 000 t/d，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)損失率14%，貧化率18%，鑿巖效率45m/臺班。分段中深孔強(qiáng)制崩落法具有現(xiàn)場管理施工簡單、生產(chǎn)能力大、回采安全等優(yōu)點(diǎn)，為生產(chǎn)提供了有效保證，延長了礦山服務(wù)年限，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目前該方法已在礦區(qū)厚大礦體中推廣應(yīng)用。

［1］解世俊.金屬礦山地下開采〔M〕.北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

［2］采礦設(shè)計(jì)手冊編委會.采礦設(shè)計(jì)手冊〔M〕.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

［3］楊建國，郭建平.分段鑿巖階段礦房法在遂昌金礦難采厚脈金礦段的應(yīng)用〔J〕.江西有色金屬，2003（3）：24～26.

［4］烏魯木齊有色冶金設(shè)計(jì)研究院作的“黃山東17號銅鎳礦改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)”.

收稿：2016-01-20

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.018