王 偉

(涼山礦業(yè)股份有限公司)

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某銅礦緩傾斜薄礦體采礦工藝研究

王 偉

(涼山礦業(yè)股份有限公司)

以某銅礦緩傾斜薄礦體為研究對(duì)象，針對(duì)礦山試采階段存在頂板管理困難、冒頂片幫事故多發(fā)、礦塊生產(chǎn)能力低等問(wèn)題，提出小礦房全面采礦法，以礦塊為一個(gè)回采單元，劃分成小型的礦房和礦柱，達(dá)到最優(yōu)頂板管理，減少冒頂片幫事故，并提高礦塊的生產(chǎn)能力，取得了很好的效果，對(duì)其他類似礦山具有一定的參考價(jià)值。

緩傾斜薄礦體 小礦房全面采礦法 頂板管理

緩傾斜薄礦體在我國(guó)金屬礦山中占有相當(dāng)大的比重，常見(jiàn)的開(kāi)采方法有全面采礦法、房柱法、壁式崩落法、壁式充填法等[1]。采礦方法的選擇直接關(guān)系到礦山的安全管理、生產(chǎn)能力及經(jīng)濟(jì)效益。在某銅礦試采階段，結(jié)合開(kāi)采技術(shù)條件及工程現(xiàn)狀，提出了合理的采礦方法，保證礦山安全高效生產(chǎn)。

1 開(kāi)采技術(shù)條件

礦區(qū)第四系松散堆積物及風(fēng)化破碎巖體分為松散工程地質(zhì)巖組；片狀、薄層狀、中厚層狀巖石分為軟質(zhì)巖組；厚層狀及塊狀的巖石分為半堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖組。礦區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面，據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭露，F(xiàn)1、F13斷裂帶為Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面；次級(jí)斷層為Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面；層理、節(jié)理裂隙以及風(fēng)化裂隙等為Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面。礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型屬第一類型(松散類)、第三類型，屬中等復(fù)雜程度。地層巖性較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，巖體風(fēng)化、剝蝕強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育，風(fēng)化帶厚度較大，普遍存在軟弱夾層和破碎帶，直接影響巖體穩(wěn)定。礦區(qū)的火山-沉積變質(zhì)巖以片狀、薄層狀、中厚層狀、塊狀結(jié)構(gòu)為主，由松散類巖組、軟質(zhì)巖組、半堅(jiān)硬組、堅(jiān)硬巖組所組成。礦巖物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 礦巖物理力學(xué)參數(shù)

礦區(qū)主要充水含水層的容水空間特征為裂隙含水層(帶)，其勘探類型屬第二類。充水含水層(帶)與礦層基本為同一體，屬直接接觸，為直接充水礦床。礦體位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上。主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶含水性弱，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，其復(fù)雜程度屬第一類型。

2 采礦方法選擇

采礦方法直接關(guān)系到礦山開(kāi)采安全、生產(chǎn)能力、勞動(dòng)效率、礦石的貧化和損失、礦石的開(kāi)采成本及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。因此要根據(jù)礦體的賦存要素及開(kāi)采技術(shù)條件，結(jié)合實(shí)際情況，綜合對(duì)比分析得出最優(yōu)方案。該礦床開(kāi)采方案主要依據(jù)礦體埋藏深度和礦種采用不同的開(kāi)采方式，對(duì)貧鐵礦基本采用露采形式，對(duì)埋藏較深的銅礦體采用平硐、豎井開(kāi)拓方式，疏排礦坑地下水。該銅礦初選3種采礦方法：淺孔房柱法、全面采礦法、單層崩落法。

通過(guò)對(duì)礦房的生產(chǎn)能力、采掘比、礦石的損失率和貧化率、工班效率、材料消耗等指標(biāo)對(duì)比分析(表2)可以得出，單層崩落法較淺孔房柱法、全面采礦法生產(chǎn)能力略大，但損失率較高，采掘比也較大；全面采礦法與淺孔房柱法主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都相差不大，但淺孔房柱法較全面采礦法生產(chǎn)技術(shù)要求較高，工藝較復(fù)雜，成本較高。最終對(duì)比優(yōu)選出了普通全面采礦法。但在試采階段，普通全面采礦法礦塊生產(chǎn)能力低，頂板管理困難，發(fā)生了多起冒頂片幫事故，于是優(yōu)化提出小礦房全面采礦法(圖1)。

表2 初選采礦方法的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析表[1-2]

圖1 小礦房全面采礦法示意

小礦房全面采礦法具有以下特點(diǎn)：①采礦工藝和設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單；②沿礦體走向?qū)㈦A段劃分成若干個(gè)規(guī)則的礦塊，在將礦塊劃分成幾個(gè)礦房，每個(gè)礦房作為一個(gè)獨(dú)立的回采單元；③在回采過(guò)程中，可將貧礦或夾石作為礦柱；④采礦效率高，頂板暴露面積小，安全系數(shù)高，地壓管理及通風(fēng)要求相對(duì)簡(jiǎn)單。

3 采礦工藝

3.1 礦塊布置

沿礦體走向劃分礦塊，垂直走向布置礦房[1]，在礦體傾斜方向上，根據(jù)設(shè)備能力分段回采，中段高30 m，采場(chǎng)斜長(zhǎng)60 m左右，礦房寬15 m，高為礦體厚度，間柱、頂柱、底柱均為2 m。

3.2 采切工程

中段運(yùn)輸平巷沿礦體走向布置于礦體底盤脈外[2]，每隔15 m掘進(jìn)放礦溜井，與切割平巷、切割上山銜接。自采場(chǎng)切割平巷向礦房切割上山，與上階段平巷聯(lián)接，作為回采的自由面和采場(chǎng)通風(fēng)。

3.3 回采工作

3.3.1 回采順序

階段內(nèi)采取后退式回采，礦塊內(nèi)以礦房為一個(gè)獨(dú)立的回采單元[3]，回采工作自切割上山開(kāi)始，沿礦體傾斜方向自下而上前進(jìn)式回采，礦房之間超前15 m左右。

3.3.2 鑿巖爆破

采用YT28鑿巖機(jī)淺孔落礦，孔徑為34～42 mm，孔深2～2.5 m,排間距為0.7～1.0 m，孔距為0.8～1.2 m，每次推進(jìn)距離為2 m,炮孔利用系數(shù)為65%～80%。爆破采用人工裝藥方式，選用φ32 mm乳化炸藥，導(dǎo)爆管微差起爆[4]，孔口用炮泥填塞，填塞長(zhǎng)度不小于40 cm。礦石塊度為400 mm，大塊率為6%～8%。

3.3.3 礦石運(yùn)搬

使用2DPJ-30型電耙絞車配0.3 m3梳式耙斗，效率為60～70 t/臺(tái)班，將礦石耙入溜井，由放礦溜井放入電機(jī)車中，運(yùn)到地表。

3.4 通 風(fēng)

采場(chǎng)采用FBD4.5/2×5.5型局部通風(fēng)機(jī)配合自然通風(fēng)，電耙司機(jī)位于風(fēng)流的上風(fēng)側(cè)。采場(chǎng)未形成通風(fēng)系統(tǒng)前，不進(jìn)行回采工作。采掘工作面進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，氧氣不低于20%，二氧化碳不高于0.5%；采掘工作面的風(fēng)源含塵量不超過(guò)0.5 mg/m3。采場(chǎng)開(kāi)采結(jié)束后，及時(shí)封閉所有與采空區(qū)相通的巷道，以保障井下風(fēng)流的充分利用。風(fēng)流走向?yàn)檫\(yùn)輸平巷—切割平巷—采場(chǎng)—洗刷工作面—礦房切割上山—上階段回風(fēng)巷。

3.5 頂板管理及采空區(qū)處理

開(kāi)展采區(qū)定期監(jiān)測(cè)工作，記錄原始數(shù)據(jù)，制定應(yīng)急處理措施。堅(jiān)持敲幫問(wèn)頂，清理浮石，消除“三違”現(xiàn)象,班組間做好跟班檢查記錄、交接班記錄。局部破碎帶采用錨桿金屬網(wǎng)作為臨時(shí)支護(hù)，網(wǎng)度為1.5m×2m，錨桿長(zhǎng)2m，錨桿孔直徑為28～30mm。礦塊回采結(jié)束后回收礦柱，最后封閉采空區(qū)。

4 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

小礦房全面采礦法雖然增加了礦塊采切比，但降低了頂板管理難度，提高了采場(chǎng)安全系數(shù)，同時(shí)礦塊的生產(chǎn)能力提高了3倍左右，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

5 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合某礦山開(kāi)采技術(shù)條件，對(duì)其銅礦緩傾斜薄礦體進(jìn)行采礦工藝研究，采用小礦房全面采礦法，達(dá)到了頂板管理的效果，降低了冒頂片幫事故發(fā)生，提高了礦塊生產(chǎn)能力，改善了作業(yè)環(huán)境。由于礦山開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜多變，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)地壓監(jiān)測(cè)及采礦貧化率和損失率監(jiān)管力度，以達(dá)到安全高效的目標(biāo)。

[1] 王運(yùn)敏.現(xiàn)代采礦手冊(cè)：中冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[2] 陳國(guó)山.金屬礦地下開(kāi)采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[3] 王 青，史維祥.采礦學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

[4] 解世俊.金屬礦床地下開(kāi)采[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

2016-07-15)

王 偉(1965—)，男，工程師，615146 四川省涼山州會(huì)理縣。