張洋（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

分段空?qǐng)霾傻V法在黃山東17號(hào)銅鎳礦的應(yīng)用

張洋
（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

早期開采運(yùn)用淺孔留礦法回采工藝，對(duì)礦體賦存條件認(rèn)識(shí)不足，可回采資源利用率差，生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，損失率過高。通過技改，黃山東17號(hào)銅鎳礦利用階段回采分段出礦解決了傾斜、緩傾斜雞窩礦回采難度大以及前期遺留的諸多問題?；夭蛇^程中，礦石損失率較高的問題，得到了有效改善，同時(shí)最大程度的利用機(jī)械化設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

淺孔留礦采礦法 坑內(nèi)輔助斜坡 階段回采分段出礦 采準(zhǔn) 回采

1　概況

黃山東17號(hào)銅鎳礦原為民營企業(yè)，在早期民營開采過程中，對(duì)礦體賦存條件認(rèn)識(shí)不足，運(yùn)用淺孔留礦法回采工藝，對(duì)銅鎳礦資源的開采、規(guī)劃和管理上存在問題，可回采資源利用率低，生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，損失率過高。自新疆有色集團(tuán)收購后，于2010年委托烏魯木齊有色冶金設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)采用豎井開拓，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模由原來500 t/（15萬t/a）提高到900 t/d（27萬t/a）。設(shè)計(jì)采用淺孔留礦法進(jìn)行回采，主要回采17#礦體。實(shí)際上在17#礦體的上盤還有15#、16#兩條礦體，因含硅酸鎳較高選礦回收率低，因此基本未予回采。后經(jīng)公司選廠通過改善選礦工藝技術(shù)，提高資源回收，延長礦區(qū)服務(wù)年限，于2012年黃山東17號(hào)銅鎳礦著手技術(shù)攻關(guān)，針對(duì)傾斜不穩(wěn)固中厚及薄礦體開展開采工藝技術(shù)研究，為礦山生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1.1地質(zhì)條件

黃山東17號(hào)銅鎳礦巖漿巖，以中基性為主，次為超基性巖及酸性巖。

主要組成巖石：角閃輝長巖、橄欖輝長巖、輝長閃長巖、輝長蘇長巖、淺色輝長巖等巖石類型。巖體侵位受區(qū)域性黃山斷裂構(gòu)造（F9）控制，斷裂為巖漿上升提供了深部通道。礦體呈似層狀，其形態(tài)隨五號(hào)超基性巖體形態(tài)變化而變化，空間形態(tài)近似船形，縱剖面呈弧形凹斗，橫剖面近似U字形。礦區(qū)內(nèi)有15、16、17、48號(hào)等數(shù)個(gè)礦體，礦巖屬中等穩(wěn)固。礦體在12號(hào)勘探線埋深最大（834m），傾角33°～62°，隨走向向東、西兩端，礦體埋深變淺，礦體傾角隨之變緩，分別是10°和39°。礦體品位隨厚度變大、變緩而變富，在礦體下盤和產(chǎn)狀由陡變緩之處，是巖漿熔離-貫入型富礦富集有利部位。其中17號(hào)礦體是礦床內(nèi)最大礦體，最大厚度33m，最小厚度2m，但礦體連續(xù)性較差、礦化不均勻?qū)俚湫碗u窩礦。鎳最高品位5.15%，礦體平均含鎳0.56%。

1.2原開采狀況

原民企回采工藝，采用淺孔留礦采礦法開采。礦塊參數(shù)：礦塊沿礦體走向布置，礦塊長40～50m，礦體厚度為采場(chǎng)寬度，階段高度為50m。礦塊分礦房、礦柱，間柱6m，漏斗間距6m，礦房兩端布置人行通風(fēng)天井。階段高度50m，實(shí)際回采高度達(dá)到22m采場(chǎng)下盤被爆堆壓死，采場(chǎng)基本報(bào)廢，資源損失極大。

圖1　貧損率高原因分析

（1）黃山東銅鎳礦的礦體傾角在33°～62°之間，礦體厚度2m～30m礦體賦存形態(tài)屬于傾斜中厚礦體，采用50m階段淺孔留礦法實(shí)施空?qǐng)鰲l件下放礦時(shí)，底盤殘留礦量無法放出。因而大量的采場(chǎng)底盤損失是造成礦石回收率低的主要原因。

（2）采場(chǎng)頂柱（3m～5m）難以回收，是造成礦石回收率低的原因之一。

（3）通過試驗(yàn)測(cè)得，黃山東銅鎳礦礦石自然安息角為42°～46°。

根據(jù)該礦歷史平均數(shù)據(jù)，采場(chǎng)可采工業(yè)礦石回收率，最好水平只能達(dá)到50%～60%，顯然小于國內(nèi)同行業(yè)礦山多年來生產(chǎn)指標(biāo)（回采率）。而在實(shí)際放礦過程中，放礦后形成漏斗的坡面斜率一般大于礦石自然安息角斜率。但在礦山實(shí)際生產(chǎn)過程中，常常因松散礦石的濕度、塊度、密度等屬性的不穩(wěn)定，下盤的礦石也并不一定能全部放出，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，采場(chǎng)采高只能回采22m～25m致使個(gè)別采場(chǎng)的回采率在40%左右。鑒于上述原因，必須降低回采落礦高度，緩解下盤礦石在放礦條件困難情況下的最小放出量的臨界值。

2　分段空?qǐng)龇?/h2>

黃山東17號(hào)銅鎳礦是巖漿熔離-貫入型，多為雞窩礦，礦體分支復(fù)合殲滅再現(xiàn)，且夾石較多，礦體賦存條件極為復(fù)雜。為更好的控制采出礦石貧化率，決定仍然采用空?qǐng)龇?，設(shè)計(jì)貧化率12%，損失率14%。

2.1結(jié)構(gòu)參數(shù)

考慮到減少開拓采準(zhǔn)工程費(fèi)用投入，最大程度利用原有開拓工程進(jìn)行改造，同時(shí)利用采場(chǎng)在22m～25m范圍內(nèi)可以正常落礦的經(jīng)驗(yàn)，在階段高50m基礎(chǔ)上，新增加一個(gè)25m出礦分段。施工坑內(nèi)輔助斜坡道與上下中段聯(lián)通，采用階段回采分段出礦，為提高采場(chǎng)礦石綜合回收率，分段間不留頂柱（圖3）。為提高采場(chǎng)出礦機(jī)械化效率，設(shè)計(jì)采用2m3柴油鏟運(yùn)機(jī)。出礦底部結(jié)構(gòu)采用平底結(jié)構(gòu)（圖2）

圖2　鏟運(yùn)機(jī)出礦平底部結(jié)構(gòu)圖

礦體厚度小于15m，礦塊沿走礦體向布置長度為40～50m，間柱寬為6～8m，階段高50m分段高25m，中段間預(yù)留頂柱，分段間不留頂柱；礦體厚度大于15m，礦塊垂直礦體走向布置寬度為25m，礦體寬度即為礦塊長度，間柱寬為6～8m，階段高50m分段高25m，中段間（50m）預(yù)留頂柱，分段間（25m）不留頂柱（圖3）。

2.2采準(zhǔn)切割工作

參考選型最大設(shè)備為2m3油鏟的外形尺寸，設(shè)計(jì)階段運(yùn)輸巷在原有2.5m×2.7m規(guī)格的基礎(chǔ)上，刷擴(kuò)至3m×3m凈斷面以保證人員及設(shè)備通行安全。

新增的坑內(nèi)輔助斜坡道，其主要功能為人員材料通行、鏟運(yùn)設(shè)備轉(zhuǎn)層，設(shè)計(jì)規(guī)格3.2m×3m凈斷面，坡度為15%考慮到長材的通過能力，轉(zhuǎn)彎半徑設(shè)為15m，工程轉(zhuǎn)彎處，巷道內(nèi)側(cè)加寬100mm外側(cè)加寬至200mm，斜坡道內(nèi)每間隔30m左右設(shè)置躲避硐室。

圖3　采場(chǎng)回采示意圖

圖4　

新增分段水平運(yùn)輸巷、鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)路設(shè)計(jì)斷面規(guī)格為3m×3m凈斷面，水平運(yùn)輸巷調(diào)坡為5‰以內(nèi)（無軌運(yùn)輸），以利于坑內(nèi)積水流入集水窩。參考礦區(qū)水文資料及歷年生產(chǎn)情況，井下無涌水，生產(chǎn)用水基本為地表汽運(yùn)下放入坑內(nèi)水倉，為節(jié)約工程投資，所有巷道內(nèi)均不設(shè)排水溝，只在巷道調(diào)坡段最低點(diǎn)設(shè)置多個(gè)集水窩，使用污水泵排至中段水倉循環(huán)利用。

在階段運(yùn)輸巷與新增分段水平運(yùn)輸巷中，掘下盤鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸巷（沿走向布置采場(chǎng)中）或穿脈鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸巷（垂直礦體向布置采場(chǎng)中），在鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸巷中每隔8m，掘鏟運(yùn)機(jī)出礦進(jìn)路與脈內(nèi)塹溝巷連通（圖2）。在礦房的兩側(cè)端部掘行人通風(fēng)井，天井聯(lián)絡(luò)道高度間隔5m；如遇局部礦體賦存發(fā)生變化，礦體傾角小于45°則在下盤運(yùn)輸巷外側(cè)或出礦進(jìn)路內(nèi)上掘長頸漏斗，規(guī)格3m×3m但高度不能超過8m（圖4）。采切工程主要有人行通風(fēng)天井、鏟運(yùn)機(jī)巷（進(jìn)路）、塹溝集礦巷、上盤運(yùn)輸巷、長頸漏斗等。此區(qū)段的采準(zhǔn)工程除人行通風(fēng)天井和斗井外大部分屬于脈內(nèi)采準(zhǔn)，掘進(jìn)時(shí)大部分是副產(chǎn)礦石、少量是廢石。

其工程布置如下：

（1）人行通風(fēng)天井：礦塊間共布置2條天井，作為礦房的人行、通風(fēng)天井。首先在天井設(shè)計(jì)位置，開掘天井施工硐室；待完成后，使用YT-28型氣腿式打眼機(jī)用普通法施工天井。第一層人行通風(fēng)聯(lián)絡(luò)道自天井施工硐室底板中心線高度8m處開，以后每間隔5m開聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體方向布置；相鄰兩條天井構(gòu)成進(jìn)出風(fēng)系統(tǒng)及安全通路。

（2）鏟運(yùn)機(jī)巷（進(jìn)路）：在各礦塊礦塊設(shè)計(jì)位置施工，規(guī)格3m×3m（寬×高）。

（3）塹溝集礦巷：塹溝巷道沿礦體長軸方向布置于一條脈內(nèi)巷之間。再垂直向上挑頂3m，達(dá)到設(shè)計(jì)高度后即到達(dá)留礦法拉底層采礦水平，回采寬度控制在以集礦塹溝為中心兩側(cè)不大于5m范圍內(nèi)即可。當(dāng)拉底完成，采場(chǎng)頂板高度達(dá)到7m后（以塹溝底板中心線為基準(zhǔn)）第一分層開采時(shí)，與人行天井第一層聯(lián)絡(luò)道貫通。同時(shí)將3～6m高度范圍內(nèi)塹溝頂板到拉底層底板間短槽修成與水平夾角不小于55°的邊坡，最終形成”V”字的塹溝集礦巷。

（4）上盤運(yùn)輸巷：在各礦塊上盤布置一條運(yùn)輸巷以方便出礦，巷道規(guī)格為3.2×3m（寬×高）。

（5）長頸漏斗：長頸漏斗一般布置在礦體下盤運(yùn)輸巷附近，使用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)用普通法施工斗井，待長頸漏斗施工至見礦位置后再往上挑2m紕漏形成受礦漏斗。

2.3回采工作

采場(chǎng)拉底工程完成、聯(lián)通拉底與人行通風(fēng)的第一分層聯(lián)絡(luò)道后，沿采場(chǎng)長軸方向在采場(chǎng)中適當(dāng)位置開始拉槽回采，自下而上分層回采，在拉底層中用挑頂落礦，爆下礦石放出1/3，2/3礦石用作下分層回采工作臺(tái)，放礦后保持2.0～2.2m空間進(jìn)行下一分層回采。當(dāng)?shù)V房回采至上分段與之聯(lián)通，局部放礦即從上分段開始直至回采結(jié)束，上下分段即同時(shí)大放礦，礦石從出礦進(jìn)路用鏟運(yùn)機(jī)，運(yùn)至分段、中段運(yùn)輸平巷最近的溜井，溜至下一階段運(yùn)輸巷裝車運(yùn)出（圖4）。

2.4鑿巖爆破

采用YT-28型鑿巖機(jī)，垂直礦體頂板打上向傾斜炮孔，以采場(chǎng)拉底作為爆破補(bǔ)償空間，逐段、逐排回采爆破。分層孔深1.5～3m（孔距、排距W=0.8～1.0m），崩礦方向?yàn)槔卓臻g。爆破采用2號(hào)巖石硝銨炸藥，使用非電導(dǎo)爆管雷管起爆。

其崩礦參數(shù)如下所示：

最小抵抗線（孔距和排距）：W=0.8～1.0m

每次爆破崩落礦巖量：200 t炮孔數(shù)：20個(gè)

每次爆破總孔深：50m裝藥系數(shù)：80%

每次爆破總裝藥量：70kg導(dǎo)爆管雷管：21發(fā)

炸藥單耗：0.35 kg/t雷管單耗：0.1發(fā)/t

空氣沖擊波安全距離：110m地震波安全距離：10m。

2.5經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

礦區(qū)使用階段回采分段出礦法其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1　采礦法技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從表1的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，采用階段回采分段出礦法（分段空?qǐng)觯┖?，采?chǎng)的損失率得到了明顯降低，而隨著采場(chǎng)內(nèi)的均衡出礦，上盤垮落現(xiàn)象得到了有效遏制，貧化率也相對(duì)降低。同時(shí)在回采過程中也極大的降低了平場(chǎng)工作量。

3　結(jié)束語

通過幾年的生產(chǎn)與實(shí)踐，礦區(qū)利用階段回采分段出礦很好的解決了傾斜、緩傾斜雞窩礦回采難度大以及前期因規(guī)劃、設(shè)計(jì)遺留的諸多問題?；夭蛇^程中，礦石損失率較高的問題，得到了有效改善，同時(shí)最大程度的利用機(jī)械化設(shè)備，提高礦區(qū)生產(chǎn)效率。通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，階段回采分段出礦的回采工藝，是一種經(jīng)濟(jì)、高效、安全的采礦方法，在黃山東17號(hào)銅鎳礦的成功運(yùn)用，有利于該方法在同類型礦山的推廣。

［1］解世俊.金屬礦山地下開采〔M〕.北京:冶金工業(yè)出版社，2006.

［2］采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)〔M〕.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992.

［3］楊建國，郭建平.分段鑿巖階段礦房法在遂昌金礦難采厚脈金礦段的應(yīng)用〔J〕.江西有色金屬，2003（3）:24～26

［4］黃山東17號(hào)銅鎳礦改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì).烏魯木齊有色冶金設(shè)計(jì)研究院.

收稿：2016-03-23

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.04.006