找礦技術(shù)解析與采礦技術(shù)的應(yīng)用分析

（河南金源黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，河南洛陽(yáng) 471000）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，對(duì)礦體找礦以及采礦技術(shù)提出了新的要求。在目前的礦體開(kāi)采工作中還存在很多問(wèn)題，特別是隨著礦體開(kāi)采深度的增加，采礦條件愈加復(fù)雜，傳統(tǒng)礦體找礦、采礦技術(shù)在作業(yè)效率和技術(shù)的適應(yīng)性等方面均難以滿足礦體開(kāi)采的實(shí)際需要。因此，必須對(duì)目前礦體開(kāi)采中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行全面分析，通過(guò)試驗(yàn)采礦方法優(yōu)化采礦技術(shù)工藝，全面提高礦體找礦、采礦技術(shù)的水平。應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)礦體找礦技術(shù)、采礦技術(shù)在工業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用與探索，不斷擴(kuò)大礦體找礦技術(shù)以及采礦技術(shù)的應(yīng)用范圍，積極借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)礦業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 礦體開(kāi)采技術(shù)難點(diǎn)

在對(duì)深部礦體進(jìn)行開(kāi)采時(shí)，礦體傾角是影響開(kāi)采以及出礦技術(shù)應(yīng)用的重要限制性因素。當(dāng)傾角在35°～40°之間時(shí)，在采場(chǎng)內(nèi)難以通過(guò)重力放礦等方式實(shí)現(xiàn)出礦；當(dāng)傾角較陡時(shí)，無(wú)法在礦體回采下盤(pán)底板上直接運(yùn)行出礦以及電耙等設(shè)備，嚴(yán)重制約了礦體開(kāi)采的效率。礦體的厚度是影響采礦技術(shù)設(shè)備應(yīng)用的制約因素。當(dāng)?shù)V體為5～8 m左右厚度的中厚偏薄類(lèi)礦體時(shí)，其礦體開(kāi)采空間無(wú)法滿足大型開(kāi)采設(shè)備的應(yīng)用要求[1]。礦體走向的連續(xù)性會(huì)對(duì)采礦成本產(chǎn)生較大影響，當(dāng)?shù)V體在走向方向上具有較好連續(xù)性時(shí)，需要采取分步驟回采的采礦方式，會(huì)增加膠結(jié)充填成本，損失礦柱部分的開(kāi)采量。一些礦體的邊界存在尖滅再現(xiàn)屢見(jiàn)或局部縮小膨大等不穩(wěn)定性的情況，礦體品位的均衡性較差，在開(kāi)采時(shí)經(jīng)常產(chǎn)出不同厚度、形態(tài)特點(diǎn)的夾石，給回采貧化控制帶來(lái)了較大難度。此外，一些礦體的地表部分為基本農(nóng)田等生活居住區(qū)，對(duì)控制礦體覆蓋巖層的穩(wěn)定性提出了較高的要求，增加了礦體開(kāi)采的困難。

2 試驗(yàn)采礦方法

2.1 優(yōu)化采礦技術(shù)方法

在選擇采礦方法時(shí)應(yīng)根據(jù)其賦存條件特點(diǎn)選擇并確定相應(yīng)的開(kāi)采方案。以某金礦為例，按照其賦存特點(diǎn)一般可以選擇充填采礦法或空?qǐng)霾傻V法，在具體的采礦方案制定中，可以通過(guò)充填采礦法，利用盤(pán)區(qū)采礦設(shè)備以上向分層機(jī)械化作業(yè)方式連續(xù)進(jìn)行開(kāi)采，可以利用電耙以水平分層方式進(jìn)行開(kāi)采，可以采用電耙出礦搬運(yùn)法、電耙出礦分段空?qǐng)雠c充填法結(jié)合的采礦方法。對(duì)不同的采礦方法應(yīng)從開(kāi)采作業(yè)的效率、安全性、資源性以及經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)分析。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，分段空?qǐng)雠c嗣后充填法需要較長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間和工作量，其綜合生產(chǎn)能力比較低[2]。對(duì)于其他三種采礦方法又進(jìn)一步從通風(fēng)條件、頂板的安全性、裁切幣、損失率、貧化率、開(kāi)采效率以及采礦成本等方面進(jìn)行了全面的對(duì)比分析和優(yōu)化選擇，最后決定采用向上分層機(jī)械化充填的連續(xù)開(kāi)采方式。

2.2 礦體找礦以及采礦技術(shù)的工業(yè)試驗(yàn)方案的合理確定

根據(jù)該礦體的實(shí)際情況，決定在開(kāi)采時(shí)沿礦體走向?qū)χ卸蔚V體進(jìn)行劃分，且礦塊長(zhǎng)度應(yīng)控制在30～50 m之間，在礦塊間不設(shè)頂?shù)字?、間柱。在開(kāi)采時(shí)應(yīng)按照從下到上的順序從首采采場(chǎng)逐步推進(jìn)至周邊?；夭蓱?yīng)從底部拉底平巷開(kāi)始，在開(kāi)采時(shí)應(yīng)選擇7655鑿巖機(jī)、非電導(dǎo)爆管進(jìn)行鉆鑿以及起爆作業(yè)，在開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)合理控制采場(chǎng)高度及寬度。

2.3 模擬優(yōu)化采場(chǎng)穩(wěn)定性數(shù)值

2.3.1 分析采場(chǎng)穩(wěn)定性

在試驗(yàn)中應(yīng)通過(guò)模型構(gòu)建對(duì)采場(chǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析，在模型構(gòu)建時(shí)應(yīng)合理確定相關(guān)的礦巖力學(xué)以及物理參數(shù)。在分析單層礦體穩(wěn)定性時(shí)，根據(jù)礦體的實(shí)際情況將其水平厚度取值設(shè)為15 m。當(dāng)回采高度增加時(shí)，中段頂板的拉應(yīng)力隨之降低，頂板下沉量、礦柱內(nèi)、采場(chǎng)周邊區(qū)域的剪應(yīng)力和主應(yīng)力則加大。在采用上向充填采礦方法時(shí)，頂板穩(wěn)定性對(duì)作業(yè)安全會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此，需要重點(diǎn)分析頂板拉應(yīng)力變化情況。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，頂板拉應(yīng)力在采礦跨度5 m的條件下達(dá)到最大值，為0.87 MPa[3]。當(dāng)跨度達(dá)到10 m時(shí)，由于頂板拉應(yīng)力值最大段會(huì)相應(yīng)推進(jìn)，因此，礦巖應(yīng)使用電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)將崩下礦石及時(shí)運(yùn)出。在對(duì)第一層進(jìn)行工作面清理時(shí)，用沙袋構(gòu)筑隔墻后，可以開(kāi)始充填作業(yè)，應(yīng)合理控制充填高度。在完成分層充填脫水后，應(yīng)采用挑頂墊底的方法將采場(chǎng)聯(lián)道抬高，之后再進(jìn)行后續(xù)分層的回采作業(yè)。在采場(chǎng)可以用局扇與主通風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合的方式，確保各分段平巷均能夠獲得新鮮風(fēng)流，應(yīng)確保污風(fēng)能夠及時(shí)通過(guò)回風(fēng)系統(tǒng)被排出作業(yè)面。在該采場(chǎng)模型的構(gòu)建中將模型基礎(chǔ)確定為勘探線剖面，運(yùn)用平面應(yīng)變理論進(jìn)行模型分析。通過(guò)對(duì)15 m跨度條件下的頂板應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，其最大值在3.1 MPa左右。

2.3.2 優(yōu)化采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

為了防止頂板在上限分層充填作業(yè)過(guò)程中，出現(xiàn)失穩(wěn)的問(wèn)題，應(yīng)合理控制其頂板面積、采場(chǎng)跨度等結(jié)構(gòu)參數(shù)。在確定采場(chǎng)跨度時(shí)應(yīng)根據(jù)礦體厚度進(jìn)行優(yōu)化，并可以通過(guò)對(duì)采場(chǎng)走向長(zhǎng)度的調(diào)整控制頂板拉應(yīng)力、暴露面積。通過(guò)模擬計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，采場(chǎng)暴露面積的取值與跨度值應(yīng)成反比，且應(yīng)控制在400～600 m2之間。

3 工業(yè)試驗(yàn)探索

3.1 工業(yè)試驗(yàn)礦塊概況

工業(yè)試驗(yàn)礦塊的長(zhǎng)度在30 m左右，平均厚度、水平厚度最大值分別為15 m和22 m，礦體傾角在30°～40°之間。該礦體中存在一斷裂帶，受其影響在垂直、水平方向上均有錯(cuò)動(dòng)的情況。該礦體巖體的穩(wěn)定性為中等，但是其上盤(pán)圍巖結(jié)構(gòu)較為破碎。

3.2 礦體界線的準(zhǔn)確確定

由于該礦體和圍巖之間并無(wú)明顯分界線存在，在局部有復(fù)合分支以及縮小膨大等情況，礦體的松散系數(shù)值確定為1.5。該礦體在開(kāi)采過(guò)程中常有夾石產(chǎn)出，確定礦體界線時(shí)可采用取樣分析的方法。

3.3 采礦技術(shù)要點(diǎn)

在開(kāi)采作業(yè)時(shí)應(yīng)按照12.5 m的間距從斜坡道向礦體下盤(pán)掘進(jìn)，以設(shè)置分段平巷，且分段平巷應(yīng)平行于礦體走向，且應(yīng)與礦體邊界保持30～35 m的水平間距。應(yīng)沿礦塊長(zhǎng)度方向中線從分段平行開(kāi)始向下掘進(jìn)，以完成采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)斜巷的施工。在進(jìn)行通風(fēng)充填天井的掘進(jìn)施工時(shí)，應(yīng)在第一分段的聯(lián)絡(luò)斜巷掘金值礦體位置后，繼續(xù)在水平方向上進(jìn)行掘進(jìn)施工，通過(guò)拉底施工使平巷達(dá)到礦體上盤(pán)的邊界位置。應(yīng)確保所有分段平巷均與脈外溜井相連接，以便礦石采出后能夠及時(shí)通過(guò)溜井出礦，并應(yīng)通過(guò)挑頂刷幫技術(shù)對(duì)拉底平巷進(jìn)行擴(kuò)增，切割槽的寬度以及高度應(yīng)分別控制在6 m和3.5 m左右，直至礦體水平全部揭露。

在鑿巖施工時(shí)可以將切割槽作為工作面基礎(chǔ)，對(duì)其全寬進(jìn)行拉底施工，且兩端均應(yīng)達(dá)到采場(chǎng)邊界位置，從而完成采場(chǎng)拉底空間施工。在本次鑿巖作業(yè)時(shí)，鑿巖機(jī)應(yīng)選擇氣腿式7655的設(shè)備型號(hào)，并結(jié)合使用一字形釬頭進(jìn)行水平鑿巖作業(yè)。在爆破作業(yè)時(shí)應(yīng)選擇多段微差毫秒爆破技術(shù)，炮孔深度應(yīng)控制在3.3 m，其直徑應(yīng)控制在Ф38～Ф40之間。在對(duì)礦柱附件以及頂板暴露面邊孔進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，可以通過(guò)光面爆破技術(shù)進(jìn)行爆破，在對(duì)充填體位置進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)做好留護(hù)壁等保護(hù)措施，防止在爆破作業(yè)時(shí)影響回采周邊礦體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)落礦爆破的各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行模擬分析后，確定應(yīng)將裝藥系數(shù)控制在0.7，炮孔的排距、孔距應(yīng)分別控制在0.7 m和0.9 m左右。采用光面爆破技術(shù)時(shí)應(yīng)將光爆層的厚度控制在0.7 m，裝藥線的密度應(yīng)控制在0.25 kg/m，炮孔之間的距離應(yīng)控制在0.6 m，以保證爆破作業(yè)的安全，提高爆破的效果。

在設(shè)置采場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)在主導(dǎo)風(fēng)流的基礎(chǔ)上配合使用局扇，利用下盤(pán)中段部分的運(yùn)輸平巷項(xiàng)作業(yè)面內(nèi)導(dǎo)入新鮮風(fēng)流，同時(shí)利用上中段內(nèi)設(shè)置的回風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)充填井排出污風(fēng)，以保證采礦作業(yè)面的通風(fēng)、排風(fēng)需要。采出的礦石應(yīng)通過(guò)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)，并利用下盤(pán)外脈溜井運(yùn)至中段，再通過(guò)運(yùn)輸平巷出礦。在礦體開(kāi)采過(guò)程中為了防止出礦中混入充填料導(dǎo)致貧化，在作業(yè)面采出時(shí)應(yīng)先保留0.2～0.3 m左右厚度的底板，利用其作為墊層，在完成分層回采作業(yè)后再對(duì)其進(jìn)行清理。

在出礦時(shí)應(yīng)將大塊率控制在1%～2%之間，采取集中二次爆破方式對(duì)其進(jìn)行破碎處理，再向溜井搬運(yùn)。在完成分層回采作業(yè)后應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，全部項(xiàng)目通過(guò)驗(yàn)收后，對(duì)作業(yè)面殘礦進(jìn)行清理，應(yīng)將底板墊高，對(duì)出口進(jìn)行封閉，將充填管道和脫水管安裝到位，應(yīng)用沙袋堆砌隔墻，再采用尾砂進(jìn)行充填。在充填時(shí)應(yīng)將尾砂粒徑控制在0.007 4以上，且不得使用膠結(jié)劑。暴露面積未超過(guò)允許范圍頂板且無(wú)明顯破壞失穩(wěn)現(xiàn)象，不需要采取支護(hù)措施。在采礦作業(yè)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)頂板的監(jiān)測(cè)，以保證施工安全。

3.4 采礦工效分析

通過(guò)對(duì)本次工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析發(fā)現(xiàn)，其出礦功效達(dá)到每工班46.4 t左右，在鑿巖功效、單元生產(chǎn)能力、采購(gòu)損失率、貧化率等方面均有明顯改善。

4 結(jié)語(yǔ)

在礦業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況積極采用先進(jìn)的找礦、采礦技術(shù)，通過(guò)多種技術(shù)的綜合應(yīng)用，解決目前在礦體開(kāi)采作業(yè)中存在的問(wèn)題，不斷優(yōu)化采礦技術(shù)工藝，提高礦體找礦以及采礦的質(zhì)量和效率，保證找礦、采礦作業(yè)的安全，為礦業(yè)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，為礦業(yè)企業(yè)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐，推動(dòng)我國(guó)礦業(yè)行業(yè)整體的現(xiàn)代化發(fā)展。