雷杰添

(廣西錫山礦業(yè)有限公司,廣西南寧 530022)

0 前言

礦山采礦方法影響著生產成本的高低、人員和設備的安全,決定著采礦損失率、礦石貧化率等礦山關鍵經濟技術指標的高低。

廣西大新錳礦位于廣西壯族自治區(qū)大新縣下雷鎮(zhèn)境內,于1958年發(fā)現(xiàn),并由地方組織開采,1963年進行改建,1985年進行30萬t/a采、選工程擴建,1992年建成投產[1]。2006年采用單一的平峒開拓方式進行了420 m中段、380 m中段、340 m中段礦塊的試采。其中340 m中段屬于中信大錳大新分公司60萬t/a地采項目試采階段,340-13號礦塊便是采用由中冶長天國際設計院設計的中深孔留礦法回采,取代了原來的淺孔留礦法開采[2～3]。在幾年的生產實踐過程中,大新錳礦對原方案進行了多次改進和完善,逐漸摸索出了一套適合自身特點的變型采礦方案,取得了良好的經濟和社會效益。

1 原采礦方案

1.1 采場構成要素

階段運輸巷道在脈外開拓,然后每隔60 m左右垂直礦體走向掘進一條探礦穿脈巷道。采場沿礦體走向布置,長度一般60 m左右,采場高度與中段高度一致,采場寬度與礦體厚度一致,一般為 8～10 m,頂柱高4 m,間柱寬8 m,底柱高2 m,采場結構見圖1。

圖1 大新錳礦中深孔留礦法采場基本結構

1.2 采切工程布置

采切工程主要包括天井、電耙道及放礦漏斗等,其工程量見表1。采場兩側天井沿脈掘進,與上下中段連通,天井間距即為一個采場的長度,斷面為2 m×2 m；在天井內垂直方向距軌面6 m及20 m沿礦體向兩側對稱掘進聯(lián)絡道,以便采礦人員及設備進出；通過第一層聯(lián)絡道及第二層聯(lián)絡道在礦體重心位置沿礦體走向分別鑿切割平巷和鑿巖中段,用作中深孔鑿巖空間；在穿脈Ⅰ礦層內及距軌面6 m位置鑿電耙道及電耙硐室,并在電耙道內每隔6～7 m鑿通切割平巷作為放礦漏斗,規(guī)格為2 m×2 m；在漏斗內沿垂直礦體走向在穿脈內天井的另一側斜向電耙道鑿一溜井,規(guī)格為2 m×2 m,并在底部用混凝土澆灌成振動漏斗,提高出礦效率。

表1 采場采切工程量統(tǒng)計

1.3 回采工作

一般在采場西端切割平巷及鑿巖中段內鑿切割天井,鑿巖機械選用 YGZ90型鑿巖機分別在切割平巷及鑿巖中段鑿垂直向上扇形中深孔。在整個采場鑿完中深孔后,利用切割天井為自由面進行中深孔爆破,形成采場切割槽后,根據工作面及人員組織等情況,1次4～6排后退爆破落礦。中深孔爆破采用乳化炸藥、導爆管雷管起爆的毫秒延期擠壓爆破。爆破完成后,采場采用機械方式進行通風,新鮮風流由穿脈經天井聯(lián)絡道進入工作面,污風通過另一側天井進入上部中段排至峒外。每次爆破完后均可大量出礦,一般出一次崩礦量的1/2左右,便可進行下次爆破作業(yè)。礦石從放礦漏斗自溜到電耙道后,利用電耙將礦石耙到溜井里,再用礦車在振動漏斗下面裝礦,由牽引機車運出峒外礦場。

礦柱回采待采場回采結束后,在天井能夠保證人員順利通行及設備操作安全的前提下,一般可采間柱的1/2,原設計340 m中段不留頂柱,但后來380 m中段改為采通地表后,340 m中段頂柱則作為永久損失,底柱到下一中段利用中深孔爆破一起回采。

回采過程中的地壓管理主要靠圍巖自身的穩(wěn)固程度來維持,并且在礦柱崩落后,一般在空區(qū)留一定厚的崩落礦石,以防圍巖冒落對坑內的沖擊。

1.4 主要技術經濟指標

采礦主要技術經濟指標見表2。

表2 采礦主要技術經濟指標

1.5 分析

340-13號礦房用中深孔留礦法回采,具有以下幾個特點：

1)作業(yè)面相對安全；

2)采場切割完成后進行中深孔落礦時,礦量比較大,可進行大量出礦；

3)采準工程量大,施工困難,采準時間作業(yè)長,不利于快速形成產能；

4)電耙道和鑿巖道處于同一水平,由于礦石自然安息角達到46(°)～53(°),采場內有相當的礦石不能溜入電耙道,電耙無法耙出這部分礦石,造成損失；

5)采用上、下兩條鑿巖道進行中深孔鑿巖,礦體邊界控制的準確性不如淺孔留礦法,若遇到礦體產狀變化大,斷層、褶皺發(fā)育,則礦石損失、貧化就較大；

6)每次中深孔爆破崩礦量大,對電耙道影響很大,容易震垮電耙道,且在進行切割槽爆破及最后一次爆破時,爆破震動亦對兩個天井造成較大的破壞,使得間柱難以回采,增大了礦石損失率。

而之前采用淺孔留礦法開采的340-14號采場[4],由于鑿巖—爆破—排險—平場作業(yè)循環(huán)次數很多,作業(yè)安全受威脅相對較大,而且回采至采場中部時遇到軟弱層面和褶皺,Ⅰ礦層往南漂移,為了保證回采安全,只得縮小采場暴露面積,放棄Ⅰ礦層的回采,造成了一定礦量的損失。但淺孔留礦法有個優(yōu)點,就是采準工程相對簡單,且工程量小,見效快,在礦層、圍巖穩(wěn)固的情況下,回收率高。

2 采礦方案的改進

從生產實踐看,無論是中深孔留礦法還是淺孔留礦法都各具優(yōu)缺點,在對兩種采礦方法進行比較分析后,發(fā)現(xiàn)若在將切割平巷控制的下半部分礦體采用淺孔留礦法回采,將可很好地發(fā)揚其優(yōu)點、摒棄其缺點。

1)下部分礦體邊界控制是真實的,對推測和控制上半部分礦體邊界有實際指導意義,既提高了礦石回采率,又降低了礦石貧化率；

2)相對于用淺孔從底到頂的回采方式,鑿巖—爆破—排險—平場作業(yè)循環(huán)次數將減少一半左右,回采作業(yè)不夠安全的狀況將大為減少；

3)可減少采準工程量,特別施工難度很大的鑿巖中段的開鑿,節(jié)約成本,見效快,采場易形成生產能力；

4)中深孔爆破時對電耙道的沖壓作用大為減小,很好地保護了電耙道。

3 結語

1)通過對340-12號、11號等礦房的實踐,一個采場采用中深孔與淺孔結合的采礦方法進行回采,比單純采用中深孔留礦法,節(jié)省采準工程近100 m,采場形成生產能力提前一個月左右；礦體邊界控制相對要好了很多,較大提高了資源的利用率,具有明顯的經濟效益和社會效益。

2)中深孔鑿巖空間過寬,遇到礦體產狀變緩,皺褶、斷裂發(fā)育的采場,安全隱患較大。最好是淺孔落礦還有3 m左右到中深孔鑿巖水平時,只將從Ⅲ礦層頂板算起約3 m厚的礦體采下,這樣便形成一個3 m×3 m左右相對安全的中深孔鑿巖空間。

3)對采場回采結束后,間柱回采存在較大安全隱患的問題,若利用其中一個天井作為切割天井,并且在中深孔鑿巖結束后,可將天井底部做成放礦漏斗,將靠近采礦一側用淺孔爆破炸通采場,這樣便可回收將近1/2的間柱。若兩個采場同時回采,便每隔一個天井可利用一個天井作為切割天井,這樣便可保證在采場進行中深孔爆破落礦前都有兩個安全出口,又可減少一個切割天井的工程量。

4)在中信大錳大新分公司60萬t/a地采項目340 m試采階段開采過程中,由于礦體產狀變化較大,及局部斷層、褶皺較發(fā)育,單一的采礦方法很難適應礦體的變化。因此,為提高采礦技術經濟指標,應視具體礦體賦存條件,對比各采礦方法的優(yōu)缺點,取長補短,選擇其中優(yōu)點突出的一種采礦方法或是幾種采礦方法相結合進行采礦。

[1]王建新,楊家謙,龔景秋,等.廣西大新縣下雷礦區(qū)南部碳酸錳礦詳細勘探地質報告[R].南寧：廣西第四地質隊,1985.

[2]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1986.

[3]彭兆德.采礦手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1999.

[4]唐秀偉.廣西下雷錳礦區(qū)碳酸錳采礦方法實踐及探討[J].中國錳業(yè),2008,26(2)：44-47.