中深孔淺孔分段留礦法在廣西大新錳礦的實(shí)踐

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(chǎn)成本的高低、人員和設(shè)備的安全,決定著采礦損失率、礦石貧化率等礦山關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)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(nèi),于1958年發(fā)現(xiàn),并由地方組織開采,1963年進(jìn)行改建,1985年進(jìn)行30萬t/a采、選工程擴(kuò)建,1992年建成投產(chǎn)[1]。2006年采用單一的平峒開拓方式進(jìn)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(xiàng)目試采階段,340-13號(hào)礦塊便是采用由中冶長天國際設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)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(chǎn)實(shí)踐過程中,大新錳礦對(duì)原方案進(jìn)行了多次改進(jìn)和完善,逐漸摸索出了一套適合自身特點(diǎn)的變型采礦方案,取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 原采礦方案

1.1 采場(chǎng)構(gòu)成要素

階段運(yùn)輸巷道在脈外開拓,然后每隔60 m左右垂直礦體走向掘進(jìn)一條探礦穿脈巷道。采場(chǎng)沿礦體走向布置,長度一般60 m左右,采場(chǎng)高度與中段高度一致,采場(chǎng)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(chǎng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 大新錳礦中深孔留礦法采場(chǎng)基本結(jié)構(gòu)

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(chǎng)兩側(cè)天井沿脈掘進(jìn),與上下中段連通,天井間距即為一個(gè)采場(chǎng)的長度,斷面為2 m×2 m；在天井內(nèi)垂直方向距軌面6 m及20 m沿礦體向兩側(cè)對(duì)稱掘進(jìn)聯(lián)絡(luò)道,以便采礦人員及設(shè)備進(jìn)出；通過第一層聯(lián)絡(luò)道及第二層聯(lián)絡(luò)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(nèi)及距軌面6 m位置鑿電耙道及電耙硐室,并在電耙道內(nèi)每隔6～7 m鑿?fù)ㄇ懈钇较镒鳛榉诺V漏斗,規(guī)格為2 m×2 m；在漏斗內(nèi)沿垂直礦體走向在穿脈內(nèi)天井的另一側(cè)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(dòng)漏斗,提高出礦效率。

表1 采場(chǎng)采切工程量統(tǒng)計(jì)

1.3 回采工作

一般在采場(chǎng)西端切割平巷及鑿巖中段內(nèi)鑿切割天井,鑿巖機(jī)械選用 YGZ90型鑿巖機(jī)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(gè)采場(chǎng)鑿?fù)曛猩羁缀?利用切割天井為自由面進(jìn)行中深孔爆破,形成采場(chǎng)切割槽后,根據(jù)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(dǎo)爆管雷管起爆的毫秒延期擠壓爆破。爆破完成后,采場(chǎng)采用機(jī)械方式進(jìn)行通風(fēng),新鮮風(fēng)流由穿脈經(jīng)天井聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入工作面,污風(fēng)通過另一側(cè)天井進(jìn)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(jìn)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(dòng)漏斗下面裝礦,由牽引機(jī)車運(yùn)出峒外礦場(chǎng)。

礦柱回采待采場(chǎng)回采結(jié)束后,在天井能夠保證人員順利通行及設(shè)備操作安全的前提下,一般可采間柱的1/2,原設(shè)計(jì)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(duì)坑內(nèi)的沖擊。

1.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

表2 采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1.5 分析

340-13號(hào)礦房用中深孔留礦法回采,具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)作業(yè)面相對(duì)安全；

2)采場(chǎng)切割完成后進(jìn)行中深孔落礦時(shí),礦量比較大,可進(jìn)行大量出礦；

3)采準(zhǔn)工程量大,施工困難,采準(zhǔn)時(shí)間作業(yè)長,不利于快速形成產(chǎn)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(dá)到46(°)～53(°),采場(chǎng)內(nèi)有相當(dāng)?shù)牡V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(jìn)行中深孔鑿巖,礦體邊界控制的準(zhǔn)確性不如淺孔留礦法,若遇到礦體產(chǎn)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(duì)電耙道影響很大,容易震垮電耙道,且在進(jìn)行切割槽爆破及最后一次爆破時(shí),爆破震動(dòng)亦對(duì)兩個(gè)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(hào)采場(chǎng)[4],由于鑿巖—爆破—排險(xiǎn)—平場(chǎng)作業(yè)循環(huán)次數(shù)很多,作業(yè)安全受威脅相對(duì)較大,而且回采至采場(chǎng)中部時(shí)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(chǎng)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(gè)優(yōu)點(diǎn),就是采準(zhǔn)工程相對(duì)簡(jiǎn)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(jìn)

從生產(chǎn)實(shí)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(diǎn),在對(duì)兩種采礦方法進(jìn)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(yáng)其優(yōu)點(diǎn)、摒棄其缺點(diǎn)。

1)下部分礦體邊界控制是真實(shí)的,對(duì)推測(cè)和控制上半部分礦體邊界有實(shí)際指導(dǎo)意義,既提高了礦石回采率,又降低了礦石貧化率；

2)相對(duì)于用淺孔從底到頂?shù)幕夭煞绞?鑿巖—爆破—排險(xiǎn)—平場(chǎng)作業(yè)循環(huán)次數(shù)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(zhǔn)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(chǎng)易形成生產(chǎn)能力；

4)中深孔爆破時(shí)對(duì)電耙道的沖壓作用大為減小,很好地保護(hù)了電耙道。

3 結(jié)語

1)通過對(duì)340-12號(hào)、11號(hào)等礦房的實(shí)踐,一個(gè)采場(chǎng)采用中深孔與淺孔結(jié)合的采礦方法進(jìn)行回采,比單純采用中深孔留礦法,節(jié)省采準(zhǔn)工程近100 m,采場(chǎng)形成生產(chǎn)能力提前一個(gè)月左右；礦體邊界控制相對(duì)要好了很多,較大提高了資源的利用率,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2)中深孔鑿巖空間過寬,遇到礦體產(chǎn)狀變緩,皺褶、斷裂發(fā)育的采場(chǎng),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(shí),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(gè)3 m×3 m左右相對(duì)安全的中深孔鑿巖空間。

3)對(duì)采場(chǎng)回采結(jié)束后,間柱回采存在較大安全隱患的問題,若利用其中一個(gè)天井作為切割天井,并且在中深孔鑿巖結(jié)束后,可將天井底部做成放礦漏斗,將靠近采礦一側(cè)用淺孔爆破炸通采場(chǎng),這樣便可回收將近1/2的間柱。若兩個(gè)采場(chǎng)同時(shí)回采,便每隔一個(gè)天井可利用一個(gè)天井作為切割天井,這樣便可保證在采場(chǎng)進(jìn)行中深孔爆破落礦前都有兩個(gè)安全出口,又可減少一個(gè)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(xiàng)目340 m試采階段開采過程中,由于礦體產(chǎn)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(yīng)礦體的變化。因此,為提高采礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),應(yīng)視具體礦體賦存條件,對(duì)比各采礦方法的優(yōu)缺點(diǎn),取長補(bǔ)短,選擇其中優(yōu)點(diǎn)突出的一種采礦方法或是幾種采礦方法相結(jié)合進(jìn)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(xì)勘探地質(zhì)報(bào)告[R].南寧：廣西第四地質(zhì)隊(duì),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(cè)[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(shí)踐及探討[J].中國錳業(yè),2008,26(2)：44-47.