李守杰，侯克鵬，陳俊智，楊澤

(昆明理工大學(xué)， 昆明 650093)

概述

跑馬坪礦XⅧ1礦體自開采以來，形成了2220～2280四個中段，2220中段已采用淺孔留礦法回采。根據(jù)礦山規(guī)模和采礦技術(shù)要求，2220中段以下將采用無底柱崩落采礦法回采。所以要回收2220中段的殘礦，并形成上覆蓋層，需要確定安全、經(jīng)濟、高效的殘采方案。

1 地質(zhì)概況和開采技術(shù)條件

1.1 地質(zhì)概況

礦區(qū)位于三江褶皺系蘭坪-思茅凹陷北端、彌沙河斷裂帶與瀾滄江斷裂所夾持的南北向斷裂帶之間。區(qū)內(nèi)地層分為外來系統(tǒng)和原地系統(tǒng)。外來系統(tǒng)中、下白堊統(tǒng)景星組為倒轉(zhuǎn)的外來系統(tǒng)底部地層，覆于原地系統(tǒng)云龍組上段Eyb-2地層之上，這兩套地層是本區(qū)的主要含礦地層，受灰?guī)r角礫巖控制。

1.2 開采技術(shù)條件

跑馬坪礦區(qū)XⅧ1礦體控制長770 m，最寬260 m，控制工程最低標(biāo)高2 032 m，最高標(biāo)高2 403 m。礦體長軸北東-南西向，向北西傾伏，走向80°，傾向350°，平均傾角23°。礦體平均厚度為12.90 m，總體為似層狀-透鏡狀。礦體上盤巖性以灰、灰白色石膏角礫巖及石膏礦石為主，局部含灰色泥灰?guī)r巖塊，在北東部位夾棕紅色泥質(zhì)粉砂巖。礦體巖性為灰?guī)r角礫巖。礦體下盤巖性為灰色灰?guī)r角礫巖及砂質(zhì)灰?guī)r角礫巖，以及紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、細砂巖。采區(qū)范圍內(nèi)地表無任何建、構(gòu)筑物。

2220～2240中段從1#～23#采區(qū)共分為23個采場，如圖1所示。其中1#、2#、3#采場礦石品位較低，所以棄采；14#、15#、16#采場無礦；11#采場為保護斜井未開采；其余采場均采用淺孔留礦法進行回采。采空區(qū)暴露已有4年之久。礦區(qū)2220中段以下礦體將采用無底柱分段崩落法進行回采。由于2220中段南部空區(qū)與以上各中段空區(qū)重疊，若貫通則高度可達70多m。為了防止上部圍巖突然大量冒落時氣浪和機械沖擊對下部采準(zhǔn)巷道、采掘設(shè)備和人員的危害，礦山2007年采用硐室爆破，在生產(chǎn)區(qū)上部形成40 m厚的巖石保護墊層。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查2220中段殘礦，殘礦類型為頂柱、間柱，礦量17.5萬t，平均品位6.0%。如表1所示。

表1 2220至2240中段殘礦礦量統(tǒng)計表

圖1 2220中段采場分布示意圖

依據(jù)采場的存在狀態(tài)，分為三類：敞空礦房、充填廢石礦房、未回采礦房。

1)敞空礦房：9#、10#采場，17#～23#采場，付17#～付19#采場。

2)充填廢石礦房：4#～8#采場，12#、13#采場。

3)未回采礦房： 11#礦房，為保護斜井未開采。采場分布如圖1所示。

2 回收方案

2.1 可選方案

對于留礦法回采礦房后所留下的礦柱，其回采方法取決于已采礦房的存在狀態(tài)。

1)采完的礦房敞空時，回收礦柱方案：大量崩落法回采；即用中深孔爆破，向敞空礦房崩落礦柱。頂、底柱和間柱同時回采；間柱先于頂、底柱崩落。

2)采完的礦房被廢石充填時，回收間柱可選方案：方案一：分層崩落法；方案二：有底柱分段崩落法；方案三：無底柱分段崩落法[1-7]。

2.2 方案比選

對于廢石充填的礦房，對比三種礦柱回收方案：方案一、二、三。

2.2.1 方案一：分層崩落法

優(yōu)點：該法的礦石損失率與貧化率較低，適用于回采價值高的礦石?？梢栽诠ぷ髅孢x礦，并棄置廢石于巷道中。對礦體形狀適應(yīng)性大。缺點：木材消耗量大；礦塊生產(chǎn)能力小；有火災(zāi)危險；通風(fēng)條件不好。

由于殘礦的品位為6%，略高于最低工業(yè)品位，比較適用于低成本回收。而且分層崩落法生產(chǎn)能力較低，將影響礦石產(chǎn)量。所以分層崩落法回收不適用。

2.2.2 方案二：有底柱分段崩落法

優(yōu)點：該法有多種回采方案，使用靈活；生產(chǎn)能力較大；采礦與出礦設(shè)備簡單；通風(fēng)條件好。缺點：采準(zhǔn)切割工程量大，施工機械化程度低；礦石損失貧化大。

由于有底柱分段崩落法采切工程量大，且底部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工機械化程度低。結(jié)合礦山的實際情況，在礦柱厚度不大，且礦石品位不高的情況下，大量的采切工程將會提高殘礦回收成本。所以此方法優(yōu)點不突出。

2.2.3 方案三：無底柱分段崩落法

優(yōu)點：安全性好；采場結(jié)構(gòu)簡單、回采工藝簡單；機械化程度高。缺點：回采巷道通風(fēng)困難；采場結(jié)構(gòu)和放礦方式不當(dāng)時，礦石損失貧化較大；采場強度不如有底柱分段崩落法。由于礦山原有穿脈平巷保存完好，可以作為回采巷道，有利于降低采切成本。

無底柱分段崩落法安全性好，采切工程量相對較少，機械化程度高很適合低品位礦柱的回收。由于廢石層厚度大于20 m，滿足無底柱分段崩落法覆巖下放礦的要求。相比另外兩種方法，其成本較少，且產(chǎn)量較高，比較適用。在采礦過程中，關(guān)鍵要設(shè)計好采場結(jié)構(gòu)和控制好放礦。

2.3 殘采方案的確定

綜上對比分析，確定殘采方案。

采用大量崩落法回收敞空礦房的頂、底柱和間柱。采用無底柱崩落法回收已充填廢石空區(qū)的間柱和底柱?？傮w回采順序由上盤向下盤退采。

1)對于敞空的礦房，采用大量崩落法回收間柱比較可行?；厥臻g柱的同時，也完成放頂工作。

2)回收充填廢石礦房內(nèi)的間柱和底柱，不再拉切割槽，在穿脈端部鉆鑿束狀中深孔，對松散廢石進行擠壓爆破，然后進行松動放礦，最后以原有穿脈為回采巷道，采用無底柱崩落法回收間柱。

2.4 回收方案的確定

1)17#～23#采場和付17#～付19#采場頂板暴露面積3 000多m2，上盤圍巖中等穩(wěn)固。由于頂板暴露面積較大，所以借鑒其他礦山，采用自然崩落法處理采空區(qū)。即用大量崩落法回收間柱，來擴展空區(qū)頂板暴露面積，誘導(dǎo)采空區(qū)頂板冒落，以形成覆蓋層。礦石在下一分段放出。采用大量崩落法回收9#、10#采場的間柱；同時完成放頂工作。

2)4#～8#采場、12#、13#采場已經(jīng)被廢石充填，采用無底柱崩落法回收間柱?；夭煞椒ǎ涸诖┟}平巷端部，向間柱鉆鑿束狀中深孔，然后向空區(qū)中的松散廢石進行擠壓爆破，爆破后松動放礦。以穿脈平巷為回采進路，采用無底柱崩落法回收間柱[8]。

3)11#礦房仍需保護斜井，不進行開采。

3 回采工藝

3.1 回采順序

1)采用大量崩落法崩落17#～23#采場和付17#～付19#采場的礦柱；擴展空區(qū)面積，誘導(dǎo)頂板冒落。礦石留作緩沖墊層先不放出，在下分段無底柱分段崩落法回采時放出。必要時采用強制放頂。

2)回采12#采場和13#采場殘礦，由于空區(qū)已經(jīng)充填，以原有穿脈為回采巷道，采用無底柱崩落法回收間柱。

3)采用大量崩落法回收9#、10#采場的間柱，同時崩落頂板。間柱和頂板一次爆破，間柱超前。礦石在下一分段放出。

4)回采4#～8#采場殘礦，由于空區(qū)已經(jīng)充填，以原有穿脈為回采巷道，采用無底柱崩落法回收間柱。

3.2 回采參數(shù)

大量崩落法回采敞空礦房殘礦，在2220切割水平所開鑿巖硐室中，向間柱鉆鑿扇形中深孔；在2240切割水平所開鑿巖硐室中，向頂柱鉆鑿水平或上向中深孔。鑿巖用YGZ80鑿巖機，孔徑60 mm，最小抵抗線2～2.4 m。

回采間柱，使用YGZ80鑿巖機，鉆鑿上向扇形孔，孔深11m，孔徑60 mm，邊孔角45°，排距1.4 m，孔底距1.0～1.5 m；一次爆破1～2排炮孔。裝藥系數(shù)80%～90%，小補償系數(shù)：12%～15%。爆破采用裝藥器粉狀裝藥，起爆網(wǎng)路采用非電起爆。

注意事項：采用大量崩落法時，應(yīng)注意減少大塊產(chǎn)出率，大塊不但降低了出礦強度，也加大了礦石的損失和貧化。為此應(yīng)認(rèn)真布置礦柱中的鑿巖巷道以利于均勻布置炮孔，精心鑿巖，嚴(yán)格檢查炮孔質(zhì)量。

采用無底柱崩落法要注意以下幾方面[9-10]：1)在回收間柱之前，砌墻封閉斗穿，防止回收底柱過程中，堵塞進路。2)端部放礦易出現(xiàn)貧化，需設(shè)計合理的崩礦步距、放礦步距、放礦截止品位，嚴(yán)格控制放礦。崩礦步距過大，將導(dǎo)致放出純礦石量不多的情況下，就產(chǎn)生貧化。故在回采過程中，根據(jù)礦石層高度和放出體偏心率，來選擇合適的崩礦步距和放礦步距，以控制礦石的損失貧化。

3.3 通風(fēng)

新鮮風(fēng)流經(jīng)階段運輸平巷→裝礦穿脈→經(jīng)局扇風(fēng)筒→人行設(shè)備材料通風(fēng)井→上中段回風(fēng)平巷→總回風(fēng)井→經(jīng)主扇抽出地表。

3.4 放礦

無底柱崩落法的放礦屬于端部放礦，其放出的橢球體受到端壁影響，軸線傾斜，更易引起礦石貧損，須嚴(yán)格按照放礦截止品位4.5%放礦。根據(jù)經(jīng)驗公式確定崩礦步距和放礦步距， 1.26 m≤崩礦步距≤2.52 m ，一次崩落一到二排炮孔；放礦步距1.57 m≤lb≤3.15 m。裝巖機需全斷面均勻裝礦，以減少貧損。

4 結(jié)語

根據(jù)2220中段的殘礦開采技術(shù)條件，參考其他礦山殘礦回收實例。經(jīng)過對比分析，認(rèn)為采用大量崩落法回采敞空礦房的間柱，采用無底柱崩落法回采充填廢石礦房的間柱，不但可以安全回收2220中段殘礦，而且可以為2220以下中段無底柱分段崩落法的正?；夭尚纬筛采w層。降低了下一分段的鑿巖深度，提高了下一分段的鑿巖效率?？蔀榈V山正常回采做準(zhǔn)備。

[1] 柯波．無底柱分段崩落法在礦柱回收中的應(yīng)用[J]. 金屬礦山, 2009(2)： 51-52．

[2] 謝世?。饘俚V床地下開采[M]. 北京： 冶金工業(yè)出版社, 1979．

[3] 王青, 史維祥．采礦學(xué)[M]. 北京： 冶金工業(yè)出版社, 2006．

[4] 王昌漢．放礦學(xué)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1982．

[5] 費子文．采礦手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社, 1991, 4．

[6] 宮國慧．淺孔留礦法礦柱回收方案探討[J]. 礦業(yè)工程, 2008, 6(4)：24-26.

[7] 宗忠祥．留礦法礦柱回采的實踐[J]. 江蘇冶金, 1997(3)：57-60.

[8] 王湖鑫．地下殘礦回收方法研究[J]. 礦冶, 2008, 17(2)：24-26.

[9] 劉興國．無底柱分段崩落法礦石損失貧化分析[J]. 金屬礦山, 2006 (1)： 53-60.

[10] 龍勝科．中深孔爆破回收淺孔留礦法礦柱[J]. 山東冶金, 1992,14(6)： 1-4.