王智峰，譚成杰

（1.貴州開(kāi)磷設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.貴州開(kāi)磷有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550000）

近年來(lái)，許多學(xué)者對(duì)緩傾斜中厚礦體開(kāi)采中存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究，取得了豐碩成果。關(guān)守安[1]對(duì)緩傾斜中厚礦體開(kāi)采過(guò)程中巖層移動(dòng)和地表塌陷規(guī)律展開(kāi)了研究，利用3DEC數(shù)值分析軟件對(duì)模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證分析后認(rèn)為：巖層移動(dòng)塌落的角度隨開(kāi)采深度的增加先變小后變大，最終沉降以筒型陷落為主。黃明建[2]明確了一種使用模糊的整體評(píng)價(jià)的方式開(kāi)展量化計(jì)算，選取最優(yōu)秀開(kāi)采方法的方案。蘇成哲、欒振寧、張睿[3]等人依據(jù)一定的礦體賦存條件和礦山生產(chǎn)條件使用數(shù)學(xué)方法選取了恰當(dāng)?shù)木弮A斜中厚礦體采礦方法。潘慶軍根據(jù)礦體賦存特征及開(kāi)采技術(shù)條件，整理出了一種能配套使用大型無(wú)軌設(shè)備的中深孔落礦嗣后充填采礦法，該方法具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全性。

根據(jù)現(xiàn)有資料，目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)解決緩傾斜中厚礦體底板三角礦殘留問(wèn)題的專(zhuān)項(xiàng)研究或者是完整的采礦方案，本文提出了一種基于分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，提前將回采礦房上分層高幫掘進(jìn)至底板的一整套采礦方案，能夠有效解決底板三角礦殘留問(wèn)題，以期對(duì)此類(lèi)礦體開(kāi)采提供合理的解決方案，推動(dòng)緩傾斜中厚礦體開(kāi)采技術(shù)繼續(xù)向前發(fā)展。

1 地質(zhì)概況

貴州磷化集團(tuán)用沙壩礦段地處云貴高原東部中、低山地帶，為緩傾斜-傾斜礦體，傾角一般為8°～45°，厚度為2m～10m，礦體走向長(zhǎng)近3800m，開(kāi)采規(guī)模為110萬(wàn)t/a。礦體產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，礦石致密、性脆，節(jié)理、小滑動(dòng)面發(fā)育，由于小斷層影響，礦石膠結(jié)不緊密，礦石本身無(wú)粘結(jié)性，掘進(jìn)時(shí)常有小塊冒落，礦層鑿巖爆破性好，屬不穩(wěn)固類(lèi)型。

該礦現(xiàn)使用獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)的“磷化工全廢料自膠凝充填采礦”技術(shù)采礦，資源回收率超過(guò)85%，貧化率約為5%，采礦水平世界一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。礦段北部1500m范圍內(nèi)皆為傾角8°～30°、厚度4m～10m的緩傾斜中厚礦體，目前使用脈外采準(zhǔn)分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法配合大型無(wú)軌設(shè)備進(jìn)行機(jī)械化開(kāi)采，該范圍內(nèi)礦體開(kāi)采過(guò)程中，下分層底板三角礦受上分層礦體壓覆，底板三角礦回采時(shí)爆破效果不理想，影響了礦石回收率，同時(shí)由于礦體傾角較緩、崩落的礦石不能自溜、上分層采場(chǎng)礦體易冒落等原因，造成了開(kāi)采過(guò)程中人員和設(shè)備安全性不高的問(wèn)題。

針對(duì)上述問(wèn)題，礦山經(jīng)過(guò)反復(fù)理論和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)現(xiàn)有采礦方法進(jìn)行優(yōu)化，采用將回采礦房上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)提前沿高幫掘進(jìn)至礦體底板的方法解決了底板三角礦的殘留問(wèn)題，提高了礦石回收率，保障了人員和設(shè)備安全，實(shí)現(xiàn)了緩傾斜中厚礦體的高效回采。

2 采礦方法

該方法為脈外采準(zhǔn)分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法的一種變種，主要不同之處在于該方法在回采礦房之前須將上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)高幫掘進(jìn)至礦體底板，以利于底板三角礦的開(kāi)采，適用于回采頂板條件較好的緩傾斜中厚礦體，具體回采順序包括：礦體劃分→脈外采準(zhǔn)施工→脈內(nèi)采切施工→回采礦房上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)高幫掘進(jìn)→回采礦房切割槽施工→回采礦房回采→砌筑擋墻→充填等步驟。

2.1 回采順序

根據(jù)采礦方法對(duì)地壓和采場(chǎng)頂板管理的要求，各階段從下往上，沿走向間隔開(kāi)采。盤(pán)區(qū)內(nèi)沿傾向從下往上，沿走向間隔開(kāi)采。

2.2 礦塊構(gòu)成要素

沿礦體走向?qū)⒌V體劃分為若干階段，每個(gè)階段劃分為若干盤(pán)區(qū)，每個(gè)盤(pán)區(qū)劃分為若干分層，每個(gè)分層劃分為若干礦房，具體參數(shù)如下。

（1）階段高度：50m～100m。

（2）分段高度：分段高度根據(jù)礦體傾角而定，保證分段斜長(zhǎng)在15m～20m范圍內(nèi)，以滿(mǎn)足深孔鑿巖臺(tái)車(chē)作業(yè)長(zhǎng)度要求。

（3）礦房尺寸：礦房寬15m～25m，不留礦房間柱和頂柱。

（4）礦塊尺寸：正常情況下兩個(gè)礦房構(gòu)成一個(gè)礦塊，礦塊沿走向長(zhǎng)40m。

（5）盤(pán)區(qū)斜坡道間距（盤(pán)區(qū)長(zhǎng)度）：根據(jù)鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行效率，考慮400m作為盤(pán)區(qū)斜坡道間距，根據(jù)各中段礦體走向長(zhǎng)度和運(yùn)輸設(shè)備不同可適當(dāng)調(diào)整。

2.3 脈外采準(zhǔn)工程

在待開(kāi)采礦房頂部和底部圍巖分別掘進(jìn)脈外分層平巷，位置可視頂?shù)装鍑鷰r性質(zhì)確定，應(yīng)根據(jù)工程服務(wù)年限控制好工程與礦體距離，避免脈外采準(zhǔn)工程在采礦過(guò)程中跨落，具體包含工程如下。

2.3.1 盤(pán)區(qū)斜坡道

每個(gè)盤(pán)區(qū)中央脈外開(kāi)掘一條盤(pán)區(qū)斜坡道，用于連接個(gè)各分層和大巷。作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、局扇。

2.3.2 脈外分層平巷

脈外分層平巷是連接盤(pán)區(qū)斜坡道與礦房，用于設(shè)備運(yùn)行的平巷，也是礦房充填通道。作業(yè)作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、局扇。

2.3.3 礦房石門(mén)

用于連接礦房與脈外分層平巷的短平巷，也作為充填通道。作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、局扇。

2.3.4 分層聯(lián)絡(luò)道

分段聯(lián)絡(luò)道是連接分層平巷與溜井或者盤(pán)區(qū)斜坡道之間的通道，應(yīng)滿(mǎn)足各種無(wú)軌設(shè)備的行駛要求考慮。作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、局扇。

2.3.5 溜井

每個(gè)盤(pán)區(qū)設(shè)礦石溜井和廢石溜井各一條，溜井下部設(shè)振動(dòng)放礦機(jī)，一般布置于分層聯(lián)絡(luò)道兩側(cè)。作業(yè)設(shè)備為反井鉆機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、局扇。

2.3.6 回風(fēng)聯(lián)絡(luò)斜巷

兩個(gè)盤(pán)區(qū)之間，掘進(jìn)一條連通階段回風(fēng)巷的斜巷或豎井。作業(yè)設(shè)備為反井鉆機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)。

2.4 脈內(nèi)采切工程

2.4.1 脈內(nèi)采準(zhǔn)

在待開(kāi)采礦房頂部和底部分別沿礦脈走向掘進(jìn)上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)巷道和下分層脈內(nèi)采準(zhǔn)巷道，采用錨網(wǎng)或錨網(wǎng)+錨索支護(hù)。作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、錨網(wǎng)臺(tái)車(chē)、局扇。

2.4.2 切割上山

脈內(nèi)分層平巷掘進(jìn)后，沿走向在每個(gè)礦房端部布置一條切割上山，傾角與礦層一致，采用倒梯形，采用錨網(wǎng)支護(hù)或錨網(wǎng)+錨索。作業(yè)設(shè)備為淺孔臺(tái)車(chē)、中深孔臺(tái)車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、錨網(wǎng)臺(tái)車(chē)、局扇和遙控挖機(jī)。

2.5 回采

回采分三步驟進(jìn)行：一步驟將回采礦房上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)高幫掘進(jìn)至礦體底板以便于礦房底板三角礦回采；二步驟進(jìn)行礦房切割上山取底，即以平行于切割上山的淺孔或深孔爆破把切割上山加深至礦體底板，形成切割槽；三步驟利用中深孔臺(tái)車(chē)在切割上山的一側(cè)一定排距鑿扇形中深孔，并以一次2排～3排爆破的進(jìn)度爆破直至礦房邊界。作業(yè)設(shè)備主要為淺孔臺(tái)車(chē)、中深孔臺(tái)車(chē)、遙控挖機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)和錨網(wǎng)臺(tái)車(chē)。

2.6 充填

充填管道經(jīng)地表至大巷的充填鉆孔進(jìn)入井下，由大巷進(jìn)入各盤(pán)區(qū)需充填的礦房。礦房采礦完畢后，在礦房石門(mén)砌筑充填擋墻后將礦房上分層石門(mén)作為通道進(jìn)行膠體充填。

2.7 采場(chǎng)通風(fēng)

新鮮風(fēng)從大巷進(jìn)入，經(jīng)盤(pán)區(qū)兩端盤(pán)區(qū)斜坡道、采準(zhǔn)巷道，到達(dá)工作面，洗刷工作面后，污風(fēng)由切割上山進(jìn)入上分層平巷，經(jīng)盤(pán)區(qū)回風(fēng)井、回風(fēng)巷進(jìn)入回風(fēng)豎井排出地表。

2.8 頂板管理

為保證作業(yè)的安全，采用后退式回采，減少了作業(yè)人員在空區(qū)下作業(yè)的時(shí)間，同時(shí)為保證采場(chǎng)頂板的穩(wěn)定，在頂板穩(wěn)固性差的地段及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，以維護(hù)圍巖的穩(wěn)固性確?；夭勺鳂I(yè)的安全。

3 實(shí)驗(yàn)采場(chǎng)生產(chǎn)驗(yàn)證

經(jīng)用沙壩礦在礦段北部7、8、9盤(pán)區(qū)采場(chǎng)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使用提前將礦房上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)高幫掘進(jìn)至底板的分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，緩傾斜中厚礦體單個(gè)礦房回收率由85%提高到了92%，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低了生產(chǎn)成本，設(shè)備不需在上分層待采礦體下作業(yè)，礦房作業(yè)人員避免了上分層礦體冒落的風(fēng)險(xiǎn)，保障了生產(chǎn)安全，提高了生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論

（1）根據(jù)緩傾斜中厚礦體特點(diǎn)，提出了一整套圖紙化管理機(jī)械化開(kāi)采的采礦方法。

（2）該方法基于分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，同時(shí)將待采礦房上分層脈內(nèi)采準(zhǔn)高幫提前掘進(jìn)至礦體底板，可起到提高礦石回收率、避免緩傾斜中厚礦體回采底板三角礦過(guò)程中所存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到礦房快速回采，提高礦山生產(chǎn)效率的目的。

（3）該方法全面使用大型無(wú)軌設(shè)備甚至遙控設(shè)備，大幅降低了井下作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，能夠起到減人增效目的，為智能化采礦奠定了基礎(chǔ)。

（4）磷化工全廢料自膠凝充填采礦技術(shù)在解決井下空區(qū)穩(wěn)定性問(wèn)題的同時(shí)，消耗了大量磷石膏，減輕了磷化工生產(chǎn)廢料帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)礦山與磷化工“雙無(wú)害”發(fā)展。