趙忠權，陳紅剛

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南硯山 663101)

礦產(chǎn)資源是國家的寶貴財富，加強礦山的采掘技術管理，正確地選擇與應用合理的采礦方法，是礦山生產(chǎn)管理中的一項重要任務，是衡量礦山開采技術條件的重要標志。

1 地質(zhì)概況及礦山開采技術條件

斗南錳礦嘎科礦段已有幾十年的開采歷史，現(xiàn)采礦生產(chǎn)能力為800 t/d[1]。礦體賦存在 T2f41(法郎組)亞段之間，呈條帶狀產(chǎn)出，礦層厚度0.46～4.01 m，平均厚度1.43 m，礦層形態(tài)受向斜控制，邊界較為規(guī)則，傾角 9(°)～69(°)，南翼有些地段呈直立以至倒轉(zhuǎn)，褶皺、斷層裂隙比較發(fā)育，屬中等偏復雜，受此影響，礦體變化、起伏比較大[2]。礦區(qū)水文地質(zhì)為較為簡單、礦區(qū)內(nèi)無大的地表水流。

斗南錳礦嘎科礦段埋藏于中三迭系發(fā)郎組的一套層理發(fā)育的細碎屑為主的沉積巖中，礦層及其頂?shù)装鍘r性特征和破碎帶發(fā)育的不連續(xù)結構面，斷裂構造破壞了礦層的連續(xù)性，極為發(fā)育的節(jié)理裂隙破壞了巖體的完整性，特別是斷層破碎帶、巖質(zhì)松軟，對井下工程影響較大。盡管礦區(qū)水文地質(zhì)簡單，但由于泥質(zhì)巖類遇水強度大大降低，上盤含水帶通過采動裂隙及斷層滲透進一步降低巖體的穩(wěn)定性，特別是雨季影響更大?？傊鶕?jù)斗南錳礦嘎科礦段的地層、巖性、地質(zhì)構造將巖體分為泥巖巖組，粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖組，灰?guī)r巖組、灰質(zhì)氧化錳巖組。從工程特性評價斗南錳礦嘎科礦段雖然圍巖均具有一定的穩(wěn)定性，但由于區(qū)內(nèi)有上述因素的影響，故對井下采礦非常不利。

2 斗南錳礦嘎科礦段采礦方法應用現(xiàn)狀

斗南錳礦嘎科礦段采礦方法根據(jù)礦體傾角、礦厚及頂板穩(wěn)固情況的不同分為房柱采礦法、淺孔留礦采礦法及下向分層采礦法3種[3]。根據(jù)礦體傾角的不同，房柱采礦法主要應用于嘎科礦段北翼礦體的開采，淺孔留礦采礦法和下向分層采礦法主要應用于嘎科礦段南翼礦體的開采。

2.1 房柱采礦法

房柱采礦法用于開采礦房頂板相對穩(wěn)定的水平和緩傾斜礦體，一般礦石厚度不宜過大，如N-V I-6號采場。其主要工藝是：掘支人行井、出礦井、拉底切割平巷和切割上山，采用進路式回采方式，以拉底切割平巷和切割上山為聯(lián)絡道，分別由上部向拉底切割平巷方向逐步退采，遵循“掘二采二”的原則。在回采過程中，需留足夠尺寸和數(shù)量的不對稱礦柱護頂，確保采礦作業(yè)安全。采用此法回采礦房礦石安全可靠，但采礦損失率高，一般在25%左右，如遇采場頂板穩(wěn)定性差，損失率更高，在25%左右?？傊?，房柱采礦法應用范圍廣但安全性較差。

2.2 淺孔留礦法

淺孔留礦法主要用于礦體傾角較大，礦塊較為連續(xù)，礦塊頂板穩(wěn)定性較好，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨櫋⒍螌恿严痘蚱渌刭|(zhì)條件影響較小的礦塊，其優(yōu)點是采礦強度大，但空區(qū)難以處理，礦柱不易回收，放礦過程中遇大塊卡堵放礦通道，將造成礦石大量損失，特別是采場頂?shù)装宸€(wěn)定性差，頂?shù)装迕奥?，大量廢石混入，造成貧化嚴重，貧化達35%左右。

2.3 下向分層采礦法

下向分層采礦法主要用于礦體傾角較大，礦塊連續(xù)性差，礦塊頂?shù)装宸€(wěn)定性差，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨?、段層裂隙或其它地質(zhì)條件影響較大的礦塊。

經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明，上述3種方法雖然各有明顯的優(yōu)點，但隨生產(chǎn)的不斷擴大，許多缺點便逐步顯露出來，主要有：

1)隨著開采深度的增加，地壓增加，頂板圍巖穩(wěn)固性更差，頂板管理難度增大，單一采礦方法會造成采場采礦損失、貧化嚴重；

2)采用房柱法采礦的采場礦柱量大，難以回采；

3)采用淺孔留礦法采礦的采場，空區(qū)難以處理，礦柱不易回收，放礦過程中遇大塊卡堵放礦通道，將造成礦石大量損失，特別是采場頂?shù)装宸€(wěn)定性差，頂?shù)装迕奥?，大量廢石混入，造成貧化嚴重，貧化達35%左右；

4)邊角殘礦采用房柱法回采礦石，采切工程量大，成本高，效益低；

5)上述任何一種采礦方法很難適用于單一采場礦體出現(xiàn)分支、重疊、產(chǎn)狀變化大及斷層構造、節(jié)理裂隙比較發(fā)育且對礦段礦石破壞比較大的礦塊。

3 采礦方法聯(lián)合應用方案

考慮到斗南錳礦現(xiàn)有技術管理水平和裝備水平，以及多年來的采礦實踐，有效地控制地壓，針對礦體產(chǎn)狀變化大，且有分支重疊的現(xiàn)象，在確保安全生產(chǎn)，成本領先，以經(jīng)濟效益為中心的生產(chǎn)經(jīng)營理念，本著安全生產(chǎn)，降低采礦成本，確保技術指標和安全生產(chǎn)的實現(xiàn)的前提下，經(jīng)過認真比較，確定了斗南錳礦條件復雜采場的采礦方法為聯(lián)合式采礦方法。

3.1 房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法

房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法應用在嘎科礦段N-Ⅶ中段1號采場，礦體平均傾角為32(°)，采場呈梯形狀，上寬54 m，下寬64 m，1號采場經(jīng)主切割上山實際揭露，在上山20 m處受兩個走向斷層影響，斷層上盤礦石傾角變陡，斷層錯距在4 m左右。根據(jù)采場實際揭露情況并對此采場原設計采用房柱采礦法的采礦方法進行經(jīng)濟技術評價后，把原設計采礦方法變更為房柱采礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法對1號采場進行采礦作業(yè)，此法有利于提高1號采場采礦回采率降低損失率，并且能提高1號采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)。

1號采場聯(lián)合式采礦法采礦施工工藝是斷層上盤礦石傾角37(°)左右，采用下向分層法回采礦石，有利于提高采場采礦回采率降低損失率，并且能提高電耙出礦效力和采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)，減少了采用房柱采礦法每一崩礦步距用于封堵采空區(qū)的原木消耗。斷層下盤礦石傾角27(°)左右，采用房柱采礦法回采礦石，有利于提高采場的采礦強度和確保采場的安全生產(chǎn)(如圖1所示)。

圖1 聯(lián)合式采礦方法

從圖1可看出，在斷層影響上下盤礦體產(chǎn)狀不同情況下，采用聯(lián)合采礦法的有效性。

3.2 淺孔留礦與下向分層聯(lián)合式采礦法

淺孔留礦與下向分層聯(lián)合式采礦法應用在嘎科礦段南翼五中段26號采場，26號采場上中段走向長17 m，下中段走向長為36 m。經(jīng)主探礦上山實際揭露，礦塊受迎頭斷層〔走向為 50(°)，傾角為 80(°)〕的影響，礦塊被分為兩部分，第1部分在水平標高1 715～1 746之間，第2部分在水平標高1 729～1 747之間。斷層上盤礦體平均傾角為45(°)，斷層下盤礦體平均傾角為60(°)。經(jīng)實際揭露，上盤礦體直接頂板為0.20 m左右的灰黑色泥巖，采場頂板為灰色泥質(zhì)灰?guī)r，大體較為穩(wěn)固。下盤礦體傾角較大，礦塊連續(xù)差，礦塊頂?shù)装宸€(wěn)定性差，且礦層及礦層頂?shù)装迨荞薨櫋⒍螌恿严痘蚱渌刭|(zhì)條件影響較大的礦塊。因此采場受斷層影響，礦層形成了斷層的上、下盤礦層重疊并對此采場原設計采用下向分層采礦法的采礦方法進行經(jīng)濟技術評價后，把原設計采礦方法變更為淺孔留礦法與下向分層采礦法聯(lián)合式采礦法對26號采場進行采礦作業(yè)，此法有利于提高26號采場采礦回采率降低貧化率，并且能提高26號采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)。

26號采場聯(lián)合式采礦法采礦施工工藝是斷層上盤礦石傾角45(°)以上，采用淺孔留礦法回采礦石，有利于提高26號采場采礦回采率降低貧化率，并且能提高26號采場的采礦強度及采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)，減少了采用下向分層采礦法每一分層的切割工程量，降低了采場的千噸采切比。斷層下盤礦石傾角60(°)左右，據(jù)現(xiàn)有的技術管理水平和裝備水平采用下向分層采礦法回采礦石，有利于下盤礦石采出礦石的搬運，以確保下盤礦石采礦作業(yè)安全(如圖2所示)。

圖2 留礦法和下向分層法

從圖2可看出，不同產(chǎn)狀礦體使用不同采礦方法對回采安全系數(shù)。

3.3 不規(guī)則房柱采礦法

不規(guī)則房柱采礦法應用在嘎科礦段北翼六中段7號采場，7號采場礦體傾角在38(°)～48(°)之間，平均傾角43(°)，礦層的直接頂板為0.2 m左右的灰黑色鮞狀泥巖，該層的粘結性較差，不穩(wěn)固，經(jīng)常會隨同礦石一起被爆下，礦石的直接底板為一層0.3 m左右的灰綠色泥巖，底板為紫紅色的疙瘩狀灰?guī)r。

7號采場礦體N-Ⅴ中段走向長為78.5 m，北翼六中段走向長為64.1 m，礦體傾角相對大，該段礦體處于F12和F13之間，根據(jù)在通風井揭露的具體情況，該段礦體產(chǎn)狀變化大及斷層構造、節(jié)理裂隙比較發(fā)育且對礦段礦石破壞比較大的礦塊。決定7號采場共分3個礦房采用不規(guī)則房柱采礦法對礦塊進行回采。采用不規(guī)則房柱采礦法的優(yōu)點是，可探采結合，及時掌握采場地質(zhì)變化情況，適時調(diào)整采礦回采施工工藝；可以減少采場采礦切割工程量，降低了采場的千噸采切比；可靈活預留不規(guī)則礦柱，能有效提高采礦回采率降低貧化率，能有效維護采場頂板，提高采場采礦作業(yè)的安全系數(shù)(如表1所示)。

表1 各種聯(lián)合式采礦法的采礦技術特征

從表1可看出，不同采礦方法運用在采場時的技術參數(shù)。

4 聯(lián)合式采礦方法評價

聯(lián)合式采礦方法經(jīng)過采礦實踐證明，均取得良好的技術經(jīng)濟效果(如表2所示)[4]。

由表2可看出，采用聯(lián)合式采礦方法后，技術指標優(yōu)于原設計采礦方法。

5 結語

聯(lián)合式采礦法是近年來出現(xiàn)的新技術、新方法，它打破了目前采礦時以地壓管理方法為依據(jù)所確定的現(xiàn)行地下采礦方法，它把多種不同性質(zhì)的采礦方法在同一采場開采技術條件下聯(lián)合應用，可發(fā)揮其各自的優(yōu)勢，摒棄其各自的缺點，特別是在礦石賦存條件變化大的采場應用效果更佳，對降低礦石的損失與貧化，有效地控制地壓并擴大其使用范圍具有明顯的效果，進而獲得良好的經(jīng)濟效果。

總之，在礦產(chǎn)資源十分緊張的今天，能提高礦石的回采率，降低礦石貧化率，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，多種采礦方法在同一采場的靈活應用，實質(zhì)上是對同一采場的不同部位都選用了最佳的采礦方法的組合，是打破常規(guī)的“強強聯(lián)合”的采礦方法，這種聯(lián)合式采礦方法可在條件合適的采場推廣應用。

表2 技術經(jīng)濟指標對照

[1]云南省有色地質(zhì)勘查院.云南省觀山縣斗南錳礦區(qū)嗄科、白姑采區(qū)錳礦資源儲量核實報告[R].曲靖：云南省有色地質(zhì)勘查院，2008.

[2]云南省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊.斗南錳礦區(qū)嘎科、白姑礦段詳細勘探地質(zhì)報告[R].[出版地不詳]：云南省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊，1979.

[3]郭金峰.斗南錳礦采礦方法與地壓法動規(guī)律的研究[R].文山：云南文山斗南錳礦，冶金部馬鞍山礦山研究，1993.

[4]云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，斗南分礦生產(chǎn)技術財務表[R].文山：云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，2007.