王 耀

(1.大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石市 435500；2.湖北省有色金屬資源開發(fā)與綜合利用工程技術(shù)研究中心， 湖北 黃石市 435500)

分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄔ谀炽~礦深部開采中的研究

王 耀1,2

(1.大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司， 湖北 黃石市 435500；2.湖北省有色金屬資源開發(fā)與綜合利用工程技術(shù)研究中心， 湖北 黃石市 435500)

某銅礦地下開采逐步轉(zhuǎn)向深部開采，為了解決深部開采面臨的問題，必須尋求適合深部開采的采礦方法，因此，提出了分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?，并?duì)其礦塊布置、技術(shù)參數(shù)、施工與回采順序進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)可以得出，該采礦方法施工工藝簡(jiǎn)單，采礦作業(yè)更加安全，作業(yè)效率高，生產(chǎn)成本也較低，是一種可以滿足深部礦體安全高效開采的可行的采礦方法。

深部開采；分段空?qǐng)鏊煤蟪涮?；中深孔爆?/p>

0 引 言

當(dāng)前國(guó)內(nèi)大部分礦山淺部資源即將或者已經(jīng)消耗殆盡，礦山地下開采逐步轉(zhuǎn)向深部開采。深部開采面臨著“三高”等復(fù)雜地質(zhì)條件，這些復(fù)雜的地質(zhì)條件包括高應(yīng)力環(huán)境，高溫環(huán)境等，會(huì)導(dǎo)致采礦成本的提高。而淺部開采適用的一些采礦方法可能無法解決深部開采的問題，因此，必須尋找更適合深部開采的高效采礦方法。

分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ū举|(zhì)是分段崩落、集中出礦、最后形成階段空?qǐng)觥Ｔ摬傻V方法對(duì)礦體地質(zhì)條件與產(chǎn)狀有一定的要求：

(1) 礦體與圍巖必須中等穩(wěn)固以上，否則就會(huì)導(dǎo)致采場(chǎng)大面積垮落冒頂而失去控制，引起礦石嚴(yán)重貧化；

(2) 采區(qū)布置必須連續(xù)性好，否則會(huì)引起礦石貧化損失；

(3) 適宜崩落法的采場(chǎng)傾角要大，否則緩傾斜礦體上盤貧化率大，下盤損失率大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)不到要求；

(4) 礦塊劃分，若礦體厚度小于8～15 m時(shí)，沿走向布置；若礦體厚度大于8～15 m時(shí)，垂直走向布置。

分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄑb藥爆破均在鑿巖巷道內(nèi)進(jìn)行，采場(chǎng)作業(yè)頂板暴露面積小，采場(chǎng)作業(yè)安全，采礦工序簡(jiǎn)單，作業(yè)效率高，與其他采礦方法比有一定的優(yōu)勢(shì)，因此，對(duì)深部開采進(jìn)行采礦方法試驗(yàn)，以便深部開采應(yīng)用。

1 某銅礦深部開采地質(zhì)條件

某銅礦目前開采的礦體主要有Ⅲ號(hào)、Ⅳ號(hào)、Ⅺ號(hào)礦體。礦體走向接近南北，總長(zhǎng)約1000 m。其中Ⅲ號(hào)礦體長(zhǎng)約350 m，傾角50°～70°，厚6～60 m，礦體以含銅磁鐵礦為主，致密堅(jiān)硬，f=8～12，屬中等穩(wěn)固到穩(wěn)固；其次為含銅大理巖和含銅矽卡巖，含銅大理巖f=7～8，屬中等穩(wěn)固，含銅矽卡巖f=3～6，穩(wěn)固性差，但以混合礦與原生礦為主的含銅矽卡巖，則致密堅(jiān)硬，f=9～17，較為穩(wěn)固。

Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體的上盤圍巖主要是大理巖或白云質(zhì)大理巖，一般致密堅(jiān)硬，完整性較好，屬中等穩(wěn)固，f=7～15。礦體下盤巖性復(fù)雜，主要有矽卡巖、斜長(zhǎng)巖和花崗閃長(zhǎng)斑巖。矽卡巖、斜長(zhǎng)巖為中等穩(wěn)固，花崗閃長(zhǎng)斑巖，堅(jiān)硬穩(wěn)固。局部矽卡巖化斜長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖因高嶺土化、蛇紋石化，巖性松軟，穩(wěn)固性差。本次試驗(yàn)采場(chǎng)選擇在Ⅲ號(hào)礦體進(jìn)行，礦體約30 m厚，礦體傾角約75°，礦體上盤為火成巖，下盤為矽卡巖。試驗(yàn)區(qū)礦體中段高度為60 m,分段高度15 m，試驗(yàn)采場(chǎng)垂直走向布置，試驗(yàn)采場(chǎng)范圍標(biāo)高-620～-665 m。

2 空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄔ囼?yàn)方案

2.1 礦塊布置試驗(yàn)方案

試驗(yàn)區(qū)礦體厚度30 m左右，試驗(yàn)采場(chǎng)采用垂直走向布置，在試驗(yàn)方案選擇上，所選試驗(yàn)方案要有一定的代表性，以便后期推廣使用。

(1) 試驗(yàn)方案要具有可操作性，設(shè)備易于施工，操作且易被人掌握。

(2) 試驗(yàn)采場(chǎng)貧化損失率，采礦效率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要好。

(3) 試驗(yàn)技術(shù)參數(shù)要合理，采場(chǎng)大塊率要低，易于鏟裝。

綜合以上特點(diǎn)，試驗(yàn)設(shè)備選擇采用YGZ—90鉆機(jī)，鑿巖孔徑65 mm，風(fēng)動(dòng)裝藥器裝藥，WJD—2電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)鏟礦，鑿巖巷道斷面3 m×2.8 m。

試驗(yàn)采場(chǎng)礦塊寬度分別設(shè)計(jì)為8，6 m。當(dāng)?shù)V塊寬度為6 m時(shí)，采場(chǎng)跨度小，采場(chǎng)采空區(qū)小，但是設(shè)備不易擺布，且礦石損失大，效率低；礦塊寬度為8 m時(shí)，設(shè)備易擺布，網(wǎng)孔布置較均勻，效率較高，在地壓管理上，盡量采取前期少出礦，后期崩落完成后，大量快速出礦，盡快充填防止采空區(qū)片幫。最終確定采場(chǎng)跨度8 m較為合適。

采場(chǎng)底部采用塹溝出礦結(jié)構(gòu)，每隔6 m布置一條出礦進(jìn)路，端部切割槽位置專門布置一條出礦進(jìn)路以便切割槽鑿巖、爆破與出礦以形成補(bǔ)償空間。

2.2 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ê侠砑夹g(shù)參數(shù)

2.2.1 切割天井與切割槽設(shè)計(jì)

切割槽位置布置在礦體上盤，切割槽設(shè)計(jì)應(yīng)考慮切割天井施工的安全，盡可能優(yōu)化貧化損失率技術(shù)指標(biāo)。切割天井采用YT—28鉆機(jī)施工，切割井?dāng)嗝娲笮∫侠?，以防止切割槽爆破巖石夾制力過大導(dǎo)致爆破效果不理想，切割天井?dāng)嗝嬖O(shè)計(jì)為2 m×2 m，高度約12 m；切割槽孔網(wǎng)參數(shù)既不能過大，也不能過小，過大可能導(dǎo)致巖石爆破效果不理想，過小可能會(huì)對(duì)后排炮孔導(dǎo)致破壞，設(shè)計(jì)切割槽采用排距1.2 m，孔距1 m，每排3孔，共5排的布置方式。

2.2.2 孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)

圖1為分段空?qǐng)霾傻V法設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)爆破排距為1.5 m，每排孔最小爆破邊孔角為50°，根據(jù)前期爆破可爆性與爆破塊度試驗(yàn)孔底距確定為1.5 m較為合理，每排孔深度范圍為12～13.5 m。

爆破采用孔底起爆方式，雷管裝置于新型起爆彈內(nèi)，孔口采用間隔裝藥，導(dǎo)爆索孔內(nèi)串聯(lián)炸藥，起爆彈起爆，分段微差爆破(如圖2所示)。開始起爆時(shí)，一次爆破1排，后期爆破空間大時(shí)，一次爆破2排。

2.3 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄊ┕づc回采順序

分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄏ仁┕さ撞繅q溝結(jié)構(gòu)，在分段鑿巖巷道內(nèi)上下立體平行施工，-665，-650，-635 m鑿巖巷道需穿過礦體，-620 m巷道施工根據(jù)爆破界限范圍確定，以便后期充填。然后采用YT—27施工切割天井，按照-650，-635 m施工順序自上而下施工。最后采用YGZ—90自上而下施工各分段中深孔。

圖1 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘?/p>

圖2 扇形中深孔單孔裝藥剖面圖

回采按照-665，-650，-635 m自上而下順序爆破切割槽，上一分段超前下一分段2～3排(3～4.5 m)，直至爆破回采完畢。

試驗(yàn)中深孔完成裝藥后進(jìn)行起爆，未能完全起爆或者部分炮孔未起爆，并有局部未崩落，形成立壁。為此，在中深孔爆破后，先檢查導(dǎo)爆管是否已經(jīng)起爆，若導(dǎo)爆管已經(jīng)起爆，需重新洗孔裝藥設(shè)置起爆器材，再起爆；若導(dǎo)爆管未起爆可設(shè)置起爆器材重新起爆；對(duì)于爆破殘眼，施工平行孔起爆，孔距大于15倍炮孔距離，然后裝藥起爆，如果立壁依然不能崩落，可錯(cuò)位增加孔數(shù)起爆。

采場(chǎng)前期出礦時(shí)，根據(jù)爆破后空間適時(shí)調(diào)整出礦量，如果空間足夠一次爆破量，可以減慢出礦效率，這樣采場(chǎng)內(nèi)留足夠礦量支撐空區(qū)，防止采場(chǎng)出現(xiàn)片幫或者冒頂；在采場(chǎng)爆破采礦接近尾聲或者爆破采礦已經(jīng)結(jié)束后，采場(chǎng)盡可能大量出礦，減少采空區(qū)暴露時(shí)間，防止采空區(qū)片幫和冒頂。

采場(chǎng)出礦完畢后，底部塹溝出礦進(jìn)路堵口，三分段進(jìn)路接管，全尾砂膠結(jié)充填采空區(qū)，便于二步驟回采礦柱采場(chǎng)。

3 結(jié) 論

(1) 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄟm用于深部開采，其回采安全、效率高；且節(jié)約大量掘進(jìn)工程，成本低；施工工藝簡(jiǎn)單，大幅度降低了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，機(jī)械化程度高，易于在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)推廣。

(2) 按照試驗(yàn)方案中的分段空?qǐng)龇?，每次崩落礦量約為2000 t，有利于調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力，減少作業(yè)中段，生產(chǎn)作業(yè)點(diǎn)更加集中，有利于降低成本，對(duì)低品位礦石回采是一種優(yōu)越的采礦方法。

(3) 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ㄔ囼?yàn)參數(shù)大多數(shù)是依據(jù)某礦山經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)中選取最優(yōu)的技術(shù)工藝參數(shù)，需要在試驗(yàn)中檢驗(yàn)。

(4) 分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ū举|(zhì)還是空?qǐng)龇?，在?yīng)用范圍時(shí)，必須要考慮礦體與上下盤圍巖穩(wěn)定性。否則因礦體不穩(wěn)固會(huì)導(dǎo)致采場(chǎng)大面積冒頂，圍巖不穩(wěn)固會(huì)造成礦石貧化損失率較大，不能取得好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

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2017￣01￣17)