傅 林

（云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司，云南 鶴慶 671500）

采 礦

分層崩落采礦法回采急傾斜破碎中厚富錳礦體

傅 林

（云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司，云南 鶴慶 671500）

主要介紹急傾斜破碎中厚富錳礦體用脈外采準、金屬網木地梁假頂下向分層崩落采礦法回采時的采場結構、采準切割布置、回采工藝、采場地壓控制技術、主要技術經濟指標、材料消耗、評價及改進意見。

錳礦山；地壓控制；脈外采準分層崩落法

云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司小天井西區(qū)Ⅲ號礦體屬急傾斜破碎中厚富氧化錳礦體，經多方案論證，在1999年6月至2001年9月用脈外采準、金屬網木地梁假頂下向分層崩落采礦法進行試采研究。之后又在公司2570中段702采、703采，2530中段301采、302采、303采，3510中段401采、402采、403采全面推廣應用至今，均取得了滿意的效果，達到了在安全條件下最大限度地回采富錳礦石的目的。方法主要特點是：下盤設脈外井、分層聯(lián)絡平巷、分層聯(lián)絡小井及分層平巷布置在分層礦體中央的采準方式，金屬網木地梁假頂護頂，按分層高自上而下逐層控爆落礦回采至礦石采完出凈。

1 采區(qū)礦體賦存條件

礦體賦存于三迭統(tǒng)松桂組上段（T3sh2-2）灰綠色泥巖與松桂組下段（T3sh2-1）礫灰?guī)r之過渡帶，屬Ⅲ號礦體。礦體為二氧化錳礦，品位43.18％ ～ 58.1％，厚度5.2 ～ 10.0 m，傾角45（o） ～ 88（o），礦體不穩(wěn)（f = 4 ～ 6），西高東低，斜長30 ～ 60 m，走向長150 m，呈透鏡體產出，體重3.0 t/m3。

礦體頂板為泥巖、破碎灰?guī)r。泥巖磷片狀，遇水泥化，易離層片邦，f = 3 ～ 4。底板為灰?guī)rf = 8 ～10。礦巖界線明顯，接觸面光滑平整，是典型的軟弱結構面。

采區(qū)礦體頂板有F斷層沿礦體上盤時隱時現(xiàn)，F(xiàn)斷層距礦體近時，礦體上盤為泥巖；F斷層離礦體頂板遠時，礦體頂板為破碎灰?guī)r。礦體上盤為F4斷層，斷層面淋水，礦體易隨斷層面發(fā)生泥土狀散體塌落。采區(qū)內有多條探井、穿脈和沒脈平巷，中部有高10 m、長8 m、寬4 m冒頂空洞，60％的分層回采均在舊巷（或空洞）中。

2 采場結構及回采

2.1 采場結構

采場沿走向布置，礦房水平長度20 ～ 50 m，寬5 ～ 11.5 m，階段高30 ～ 40 m，分層高2.5 ～ 2.8 m，分層平巷（進路）上寬2.0 m（1.8 m），下寬2.4 m（2.2 m），采場無間柱，無頂柱，如圖1所示。

2.2 采準切割工程布置［1］

按圖1所示，在采場中部（或礦體厚大部位）距礦體底板5 ～ 6 m，從2570穿脈運輸平巷側邦平行礦體底板上掘采場脈外天井與2610回風平巷相通。自首采分層起，自上而下2.5 m劃分分層，并在脈外井內按兩個分層高（5.0 m）布分層聯(lián)絡平巷及分層聯(lián)絡小井，分層礦體中央布分層平巷，形成分層人行、通風、出礦、進料系統(tǒng)。

切割則是垂直分層平巷掘進路至礦體上下盤，千噸采掘比為16.2 m/kt。

2.3 回采

回采按分層高2.5 m自上而下逐層進行，分層內從兩翼向中央退采，每一分層回采作業(yè)包括落礦、支護、出礦、金屬網木地梁假頂鋪設、放頂等作業(yè)工序。

2.3.1 分層高度

分層高度是該法的一個重要參數，他影響到采切工程量大小，采場生產能力、勞動生產率、貧化率、損失率和采礦成本。結合采區(qū)礦石穩(wěn)固性、落礦方式、支護材料供應條件及舊有探礦沿脈位置，分層高選定2.5 m進行試采（或應用），結果表明分層高2.5 ～ 2.8 m為佳。

圖1 分層崩落采礦法采準切割工程布置

2.3.2 分層回采

礦體分層回采是把分層平巷布置在分層礦體中央（如圖1示），由分層平巷兩端分別向礦體上下盤掘進路到礦體頂底板。之后，依次進路式退采至分層聯(lián)絡平巷，將分層兩則礦石全部橫采下來，即分層回采結束。

2.3.3 鑿巖

鑿巖為正面鑿巖，鑿巖機選用YT-24型鑿巖機，一字型鉆頭，直徑為?38 ～ 42 mm ，炮眼根據礦石軟硬程度布置，如圖2所示，炮眼深度視地梁長短，一般為1.5 ～ 1.8 m，炮孔崩礦量1.2 t/m，鑿巖臺班效率30 ～ 35 t/臺班，鑿巖工效14.5 m/工班。

2.3.4 爆破

爆破采用多段管（12 ～ 14段），限藥量（最大段藥量不超過0.9 kg） 控制技術進行爆破落礦。炸藥為2號巖石粉狀銨銻炸藥，直徑?32 mm，長200 mm，每卷藥量150 g，炮眼填塞長度 0.3 ～ 0.4 m［2］。裝藥完畢，將各工業(yè)非電秒塑料導爆管腳線拉攏捆成一束，用一發(fā)磁電雷管配子母銅錢連接起爆器起爆，炮眼利用率達98％以上。

2.3.5 出礦

出礦用人力手推車出礦?；夭蛇M路（或分層平巷）采下礦石，用人工裝入手推車內，人力推車卸入采場脈外井，經放礦閘門放入0.75 m3側卸式礦車用3 t窄軌電機車運出地表卸入地面礦倉，最后用5 t東風汽車將礦倉礦石倒運至人工手選廠選礦、銷售。

2.3.6 支護

工作面支架是用未暫時維護回采工作空間的?；夭芍泄ぷ髅嬷Ъ苡心九镒?、木立柱、金屬飄桿、木欄、木垛和礦石充填料。

分層平巷一般采用碗口節(jié)木棚子支護，間距0.6 ～0.8 m，隨分層退采，壓力加大，木棚子間距加密到0.3 ～ 0.4 m或密集支護。

進路也以一梁兩柱木棚子支護為主，間距0.3 ～0.4 m，隨著二、三進路的回采，對一進路（或二進路）壓力大的部位加單木立柱或雙木立柱加強支護，回采中提前暴露的地梁用木立柱先支護。

分層回采中，在上盤或采場東側邊角有時會殘留三角礦（如圖3所示）為回采殘留三角礦，用金屬飄桿先支護，后對分層平巷炮眼（眼深1.0 ～ 1.2 m）爆破落礦，三角礦便從頂板光滑弱面呈粉狀滑落，并同回采分層平巷礦石一起出凈。分層回采上盤（或上下分層接延處）漏（垮）頂時，用金屬飄桿支護后再處理漏頂和補假頂工作。還有的分層平巷與舊平沿脈巷相交，舊巷內堆有巨塊廢石，分層平巷難于前進，更無法鋪設金屬網木地梁假頂，為保證下分層回采不漏頂，也在平巷廢石堆下打金屬地飄預控底（頂）支護，見圖3。

圖2 軟（a）硬（b）礦層炮孔布置

圖3 金屬飄桿預控頂布置

采場內有舊探井和穿脈。井內充滿廢石和礦石，嚴重影響每一個分層的回采和金屬網木地梁假頂鋪設，于是用木欄對舊天井進行側封，經兩個分層對舊天井側封支護，便可讓舊天井全部消失，實現(xiàn)分層正?；夭?。舊穿脈用木欄支護，控制了上盤片邦廢石涌入采區(qū)，避免礦石貧化。

舊巷頂上分層回采中，提前用木支架和木垛支護舊巷后方能回采。用礦石充填（滿）原舊沿脈巷冒頂空洞（場），隨分層回采下降，在礦石充填體上鋪設金屬網木地梁假頂，并逐層回收空洞充填礦石。這些特殊支護措施有效地保證了舊巷頂上分層和采場空洞范圍內的安全回采，降低了采場礦石損失貧化率。

2.3.7 人工假頂鋪設

1） 人工假頂材料

根據礦區(qū)材料，人工假頂選用金屬網木地梁假頂，假頂由地梁、金屬網（隔絕物）、雜物（緩沖層）和覆巖組成。

地梁小頭直徑?140 ～ 160 mm，長2.6 ～ 4.0 m栗木。金屬網為汽車廢輪胎鋼絲，鋼絲直徑?1.4 mm，用雙根擰成一股紡織成網，網長3.0 m，寬1.5 m，網目30 mm×30 mm ～ 40 mm×40 mm，重量5.8 kg/床。緩沖層為劈柴、箱木。覆巖是在首采分層回采中，采用小直徑接桿深孔（3.8 ～ 4.0 m）強制崩落采空區(qū)頂板（或自然冒落）形成，厚度4 ～ 6 m。

2） 金屬網木地梁假頂鋪設

分層平巷及進路回采礦石出凈，接著沿分層平巷（或進路）按間距0.3 ～ 0.4 m挖地梁溝，溝深為地梁直徑，溝內鋪栗木地梁，地梁間用碎礦石充滿，地梁用搭接形式相接，接頭長0.4 m，用10號鉛絲捆扎兩道，把數根地梁接成一條平直完整的長地梁至礦體兩端（分層平巷內）和礦體上下盤（進路內）。地梁鋪好，將金屬網交錯鋪在地梁上，用3寸釘釘緊，金屬網間達口深0.2 ～ 0.3 m。礦體上下盤分別加長、鋪金屬網1.0 m、0.6 m。進路間金屬網用10號鉛絲編接成一整體，過棚腿時將網剪開包住棚腿編平。鋪好的金屬網一定要（鋪）平、擰緊、不能發(fā)生彎曲和空窩，網上壓大塊廢石，以防錯動。這樣，地梁是承受崩落巖石的重量，金屬網則是借本身結構將廢石隔于金屬網之上，將整過崩落區(qū)形成一個暫時的整體，而采空區(qū)破壞支柱，在放頂后交錯置于金屬網上，形成一個有利的緩沖層，加上首采分層崩落下來覆巖層的結合就形成了完整的假頂。

2.3.8 采場通風

采場各分層回采均為獨頭巷道作業(yè)，為解決通風問題，采用兩班制作業(yè)，鑿巖爆破機械通風八小時后，在進行支護、出礦、鋪金屬網木地梁假頂等工序作業(yè)。這樣，新風由脈外井進入分層聯(lián)絡平巷至采場工作面，工作面有毒有害氣體被稀釋沖淡，污風靠機械通風經分層聯(lián)絡平巷、脈外井排到2610回風平巷至地表。

2.3.9 采場地壓控制技術［3］

分層回采中，經常發(fā)生支架破裂聲、壓彎（裂）或折斷，分層平巷兩側礦石片邦，隨回采進路條數（暴露面積50 ～ 80 m2）增加，先采進路金屬網下垂，假頂沉降0.5 ～ 1.0 m，個別地段假頂塌落，上盤泥巖片邦、冒頂、或無假頂而漏頂，回采線上壓力隨回采時間增加面加劇等等。對這些采場地壓活動，我們采用的采場地壓控制技術如下。

1） 建造足夠厚度的覆巖

堅持首采分層強制崩落頂板方法放頂，確保金屬網木地梁假頂上覆巖層厚度不小于4 ～ 6 m，覆巖塊度0.3 m×0.3 m×0.3 m以內，覆巖層內無巨塊央石和空洞。

2） 分層回采堅持按“采三、放二、留一”的回采工作面參數放頂

進路回采壓力向進路推進方向發(fā)展，當進路采完3條時（15 d左右。懸頂距6 ～ 7.2 m，放頂距4 ～ 5.2 m，控頂距2.0 m），第一、第二進路個別支架出現(xiàn)傾斜、斷裂和折斷，待采進路礦石片邦，分層平巷支架出現(xiàn)破裂。此時，維護好第三條進路，在第二、第三進路（即放頂區(qū)未放頂區(qū)之間）架設一排密集支柱，同時回收第一、第二條進路可回收的木支架，對不能回收的在梁、腿（或柱）上捆扎小藥包（0.3 ～ 0.45 kg）崩斷（倒）支架梁腿同時放頂，使金屬網木地梁假頂失去支撐，均勻規(guī)整地降落在回采分層假頂層上。放頂后壓力能量釋放，待采工作面及分層平巷壓力突然消失，如圖4示。

圖4 有緩沖空間壓力分布情況

3） 堅持分層平巷布置于分層礦體中央，由分層平巷兩端分別開進路上下盤退采至分層聯(lián)絡平巷的回采順序

這樣，分層平巷在假頂下，壓力小、維護量小，不會出現(xiàn)漏頂；而進路回采接觸穩(wěn)固性差、壓力大的上下盤時間短（兩個班），有利地壓控制。

4） 控制爆破落礦，及時木支護采場假頂

爆破落礦均在巷道（分層平巷和進路）中進行，根據礦石軟硬程度采用不同的炮眼布置（如圖2所示）和段管（12 ～ 14段）限藥量（最大段藥量0.9 kg）控爆技術爆破落礦，確保了地梁、金屬網完好，工作面木支架崩不倒（斷）。爆破落礦后金屬網木地梁假頂暴露出來，及時用木棚（或木立柱）支護。每班進入采場作業(yè)前，堅持對采場木支架（木立柱）受力狀態(tài)進行監(jiān)測、加密和更換，有效地控制了采場地壓活動，保證了回采安全。

5） 應用金屬飄桿預控頂技術控制采場局部地壓活動采場回采時，局部位置會發(fā)生小范圍地壓活動（如漏頂、冒頂或上下分層假頂結延處垮塌等）用金屬飄桿先進行支護控頂，使局部地壓活動得于控制后在進行回采作業(yè)。

3 主要技術經濟指標及材料消耗

急傾斜破碎中厚富錳礦體用金屬網木地梁假頂分層崩落采礦法回采工藝已十多年，總采出礦量348 938 t，出礦品位46.3％，取得的技術經濟指標見表1～2。

對云南省鶴慶錳業(yè)有限責任公司金屬網地梁假頂分層崩落采礦法的研究與應用，其成效主要有以下5個方面。

表1 主要技術經濟指標

表2 主要材料消耗

1） 技術經濟指標顯著，平均礦石回采率93.45％，廢石混入率3.7％，礦房生產能力42 t/d；

2） 采場地壓活動的基本特征是隨進路回采出現(xiàn)的重力場頂壓，采用“采三、放二、留一”放頂步距等多種地壓控制手段對采場地壓進行控制，保證了回采安全。

3） 采場落礦是在綜合礦層堅固性、礦巖軟弱結構面及3個自由面下用控制爆破技術進行爆破落礦，爆破效果良好。

4） 該采礦方法采用脈外采準，兩個分層布置一條聯(lián)絡平巷，減少了采準工程量，下盤分層聯(lián)絡小井（供人行、出礦、通風、材料出入）隨回采逐段形成，不僅取消天井維護費用，而且增加了回采中的安全性。同時，方法結構及回采工藝靈活，對形態(tài)多變的礦體適應性強，作業(yè)簡單，易于掌握。

5） 金屬飄桿預控頂技術應用在上盤殘留礦石的回采、垮頂處理、漏頂補頂和無假頂條件下的分層回采量是有效的。

4 結 語

在生產過程中，有待改進的地方主要有：采場出礦勞動強度大，應用法提高運搬工作機械化程度；采場支護及造假頂木材耗用大，應盡量多回收木材，同時尋求有效的材料代替木材。

［1］ 解世俊. 金屬礦床地下開采［M］. 北京： 冶金工業(yè)出版社， 1992，（7）： 12-14.

［2］ 陶頌霖. 鑿巖爆破［M］. 北京： 冶金工業(yè)出版， 1989，（4）： 11-14.

［3］ 鄭永學. 礦山巖體力學［M］. 北京， 冶金工業(yè)出版社： 1988，（9）： 13-17.

Experiment and App lication of Downward Slicing and Crumbling M ining M ethod for Steep ly Inclined Broken M edium-sized Rich M anganese Ore Body

FU Lin
（Heqing Manganese Co.，Ltd.， Heqing，Yunnan 671500，China）

The structure of workings， get-ready slicing arrangement， stoping technology， workings' ground pressure control， major technical-econom ical parameters， material consumption， assessment and improving suggestion of downward slicing and crumbling method for steeply-inclined broken medium-sized rich manganese ore body of Heqing Manganese Co.， Ltd are introduced.

Manganese m ine；Ground pressure control；Slicing and crumbling method arranged get-ready slicing project outside the m ine

TD853.391

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.012

2016-07-07

傅林（1969-），男，云南鶴慶人，采礦工程師，生產技術部部長，研究方向：金屬礦山地下開采，手機：13987247320，E-mail：308903088@qq.com.