梁建林

(武鋼集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司鄂州分公司)

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某地下礦山采礦方法的更換

梁建林

(武鋼集團(tuán)開圣科技有限責(zé)任公司鄂州分公司)

摘要通過科技攻關(guān)，使某地下開采礦山由無底柱分段崩落法開采過渡到淺孔留礦法開采，降低了采礦成本，有效地提高了采場回采率和礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞無底柱分段崩落法淺孔留礦法頂板管理

某礦山露天開采結(jié)束后轉(zhuǎn)入地下開采，-74 m 以上-50，-62 m水平均采用無底柱分段崩落法。由于該礦山為薄礦體，且形態(tài)復(fù)雜，用無底柱分段崩落法開采造成較大的礦石貧化和損失。為此，經(jīng)分析研究，將無底柱分段崩落法改為淺孔留礦法開采，且過渡平穩(wěn)、順利。

1礦床地質(zhì)及開采技術(shù)條件

1.1礦床地質(zhì)條件

該礦山礦體呈東西走向， -74～-110 m水平的礦體向下萎縮，-110 m以下又逐漸變大，礦體形態(tài)復(fù)雜、厚度變化較大。

礦體上盤圍巖為閃長巖、蝕變閃長巖、矽卡巖(屬穩(wěn)固、較穩(wěn)固巖類)及高嶺土、綠泥石、輝綠巖(屬不穩(wěn)固巖類)，礦體下盤為大理巖(屬穩(wěn)固巖類)。

礦石的穩(wěn)固性因類型、構(gòu)造不同各有差異，塊狀富鐵磁鐵礦、富鐵混合礦屬穩(wěn)固礦石，蜂窩狀與松散鐵礦石屬很不穩(wěn)固礦石，浸染狀貧鐵磁鐵礦和貧鐵混合礦，硬度變化大，屬較穩(wěn)固礦石。

1.2-74 m水平以上采礦方法

該礦山-74 m水平(見圖1)以上-50，-62 m水平均采用無底柱分段崩落法開采，回采過的分段都充填了覆蓋巖。

圖1　-74 m水平開采現(xiàn)狀

-74 m水平礦體外布置了運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷道，進(jìn)風(fēng)井，溜井及電梯井等；礦體內(nèi)的采準(zhǔn)工程包括沿礦體布置了兩條出礦巷道，間隔10 m，長104 m,并在端部開掘了切割天井，同時與回風(fēng)井貫通；通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道上布置了兩條溜井。運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷道、沿脈運(yùn)輸巷道、出礦巷道斷面為3.6 m×3.3 m；通風(fēng)巷道斷面 2 m×2 m。

在采礦進(jìn)路中進(jìn)行中深孔鑿巖、爆破、鏟裝出礦等。中深孔參數(shù)：孔徑90 mm，每排7孔，邊孔角61°，炮孔排距1.8 m。BQF-100裝藥器裝硝銨炸藥，采用導(dǎo)爆管、雷管、導(dǎo)爆索復(fù)式起爆。

1.3-74～-110 m水平開采條件

(1)進(jìn)入-74 m及以下水平后，礦體萎縮，-110 m 以下又逐漸變大，形態(tài)復(fù)雜、厚度變化較大。-74 m水平主礦體長104 m， -86 m水平礦體長86 m，-98 m水平礦體長65 m，-110 m水平礦體長54 m，厚度變化較大，最小厚度5 m，最大達(dá)20 m,平均約15 m，傾角80°。按無底柱進(jìn)路間距10 m，若布置兩條進(jìn)路，礦體太窄，貧化率較大；若布置一條進(jìn)路，中深孔無法完全控制到礦體，資源回收難度大。

(2)每個水平布置采準(zhǔn)巷道，實(shí)施中深孔工程，采掘工程量比較大。

(3)無底柱分段崩落法施工技術(shù)要求高，操作不規(guī)范易引起懸頂和推墻，覆蓋巖下放礦，貧化率和損失率較高，礦塊的放礦管理要求嚴(yán)格。

2采礦方法的選擇

根據(jù)礦體產(chǎn)狀，選擇淺孔留礦法與之前的無底柱分段崩落法進(jìn)行比較分析。

(1)施工技術(shù)條件。無底柱分段崩落法每12 m一個分段，每個分段都要掘運(yùn)輸平巷和切割平巷等，采準(zhǔn)工作量較大；淺孔留礦法60 m 一個階段，只需在階段頂部留取頂柱，回采結(jié)束后放頂處理，平底底部結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)工藝簡單，底部結(jié)構(gòu)形成后，采場形成快，管理方便，采準(zhǔn)工程量較小。

(2)礦石貧化率和回收率。無底柱分段崩落法出礦后期都有覆蓋巖混入，貧化逐漸增大，同時也存在著礦石損失；淺孔留礦法鑿巖回采，可采出空場內(nèi)的純礦，且采場邊界可以控制在礦巖接觸帶，礦石的貧化較小，整個階段主要留取了頂柱，損失較小。

兩種采礦方法的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析比較見表1。

表1　采礦方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

從表1可看出，在同樣的裝備技術(shù)條件下，淺孔留礦法要優(yōu)于無底柱分段崩落法。整個礦體變化不是很大，有利于留礦法的礦石回收。

3淺孔留礦法的應(yīng)用

3.1采礦方法的過渡

根據(jù)礦體賦存條件，本著安全可靠、采場布置和回采工藝簡單、較低的損失和貧化、盡量利用礦山現(xiàn)有條件的原則，確定采用淺孔留礦法開采。-74 m的采準(zhǔn)工程(除切割天井外)已全部施工完畢， -74 m 整個進(jìn)、回風(fēng)系統(tǒng)以及放礦溜井在開拓施工時就已經(jīng)形成，切割拉槽完成。采礦方法的過渡方案：在-74 m水平用淺孔刷掉進(jìn)路兩邊的間柱，一次刷掉間柱長度5～10 m，在本水平直接回收進(jìn)路間柱，然后再實(shí)施中深孔爆破，由東向西依次退采，本水平結(jié)束后，在-74 m以下水平用淺孔留礦法進(jìn)行回采。

3.2結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦塊高60 m，長50～75 m，頂柱高5 m，寬度即為礦體厚度，采用平底結(jié)構(gòu),沿礦體走向布置。

3.3采切工程布置

在礦體外掘進(jìn)階段運(yùn)輸巷道、通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道、溜井聯(lián)絡(luò)道。礦體兩端布置人行通風(fēng)天井，在天井上布置采場人行通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道，間距6 m。根據(jù)礦體情況均勻布置出礦進(jìn)路，出礦進(jìn)路間距10～15 m。進(jìn)路完工后，再沿礦體走向開掘平底塹溝。

3.4回采工藝

底部結(jié)構(gòu)施工完成后，在沿脈巷道自下而上進(jìn)行回采，采場作業(yè)面單側(cè)梯形布置見圖2，采場頂板施工成拱形，有利于頂板穩(wěn)定，作業(yè)面臺階沿風(fēng)流上升方向，改善通風(fēng)效果。采用7655型鑿巖機(jī)打上向炮孔，炮孔與礦體結(jié)構(gòu)方向平行，礦巖堅固性系數(shù)f=8～12。爆破參數(shù)設(shè)計為：炮孔直徑40 mm，最小抵抗線0.8 m,炮孔排距1.0～1.2 m,孔距0.8～1.0 m,炮孔為交錯排列布置，孔深2.5 m。采用2#巖石炸藥，裝藥系數(shù)為0．6，炸藥單耗0.25～0.4 kg/t。上盤片幫時采用長釬桿施工。

圖2　淺孔留礦法采場布置

回采時在進(jìn)路中局部出礦，輸送出每次崩落礦石的30%左右，礦房內(nèi)暫留礦石，使工作面保持2.0～2.5m的采礦空間作為排險平場，當(dāng)?shù)V房回采至頂柱時，再大量出礦。采礦結(jié)束后采空區(qū)崩落頂柱或用廢石充填。

3.5安全技術(shù)管理

(1)頂板管理。采場作業(yè)面可單側(cè)梯形布置，并施工成拱形，有利于頂板穩(wěn)定；作業(yè)過程中加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，兩人負(fù)責(zé)一臺鉆機(jī)，一人作業(yè)，一人監(jiān)護(hù)。

(2)合理布置底部結(jié)構(gòu)和出礦進(jìn)路，礦體較窄的位置，沿礦體形成底部結(jié)構(gòu)，在脈外聯(lián)絡(luò)道上布置出礦進(jìn)路；礦體較寬的位置，在礦體中間布置一穿脈，再在穿脈上布置出礦進(jìn)路。

(3)合理安排出礦，每次爆破后保證采場有足夠的作業(yè)空間，礦碴不能輸送出過多，每次爆破量的1/3為宜。

(4)采空區(qū)處理。提前在頂板上布置放頂孔，采場內(nèi)大部分礦石運(yùn)出后，剩余1/5留作墊層，再進(jìn)行放頂處理。

3.6經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

兩種采礦方法開采的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2　兩種采礦方法的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

注：采用淺孔留礦法開采，采場壓礦期間出礦量較小，壓礦結(jié)束后可大量出礦。

4結(jié)語

該礦采用淺孔留礦法，有效地解決了無底柱分段崩落法開采中存在的問題，減少了采準(zhǔn)工程量，減少了礦石損失，降低了采礦成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。為薄礦體礦山的開采提供了經(jīng)驗。

(收稿日期2015-09-28)

王志東(1987—)，男，助理工程師，364000 福建省龍巖市新羅區(qū)。

梁建林(1983—)，男，工程師，435006 湖北省黃石市鐵山區(qū)鐵山大道21號。