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    桃江錳礦響濤源礦區(qū)開采方案探討

    2013-09-27 07:18:30杜奇中劉榮成劉明榮
    采礦技術(shù) 2013年1期
    關(guān)鍵詞:礦塊底柱平巷

    杜奇中,劉榮成,劉明榮

    (1.金瑞新材料科技股份有限公司, 湖南 長沙 410012;2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)中心,湖南 長沙 410012)

    1 礦區(qū)概況

    桃江錳礦響濤源礦區(qū)位于揚(yáng)子地臺江南臺背斜東南緣,雪峰山弧形隆斷帶北部轉(zhuǎn)折端和安化-寧鄉(xiāng)東西構(gòu)造帶的交匯處。

    礦區(qū)由四個(gè)礦段組成,即木魚山段、南石沖段、斗笠山段和黑油洞礦段。礦層由數(shù)層碳酸錳礦夾微薄層黑色頁巖組成,分上、下兩層礦,下層礦為主礦層。下層礦在響濤源礦區(qū)四個(gè)礦段均有分布,層位穩(wěn)定,厚度一般為0.23~2.44m,平均0.82m,厚度變化系數(shù)為58.21%。礦體在垂直方向上賦存部位一致,上下均為含錳灰?guī)r,礦層賦存于含錳灰?guī)r之間。礦區(qū)北部即木魚山段和南石沖段,礦體走向近東西向。木魚山段傾向南,傾角由淺至深,由陡變緩,地表傾角32°~65°,深部1°~56°,南石沖段總體傾向北,傾角15°~38°,局部存在小的褶皺。走向長1650m,傾向延伸最大2700m,貫穿整個(gè)六通公向斜。礦區(qū)東部即斗笠山段,礦體走向近南北向,傾向東,走向延長1950m,最大傾向延伸390m。

    上層礦主要分布于礦區(qū)東部,木魚山段、南石沖段及斗笠山段均可見,木魚山段、南石沖段主要分布在10~16線間,走向延長680m,傾向延長1700m,木魚山段和南石沖段相連;斗笠山段主要分布在33~19線間,走向延長560m。礦層厚度為0.45~0.81m,平均0.63m。礦層產(chǎn)狀與下層礦一致。

    2 采礦方法選擇

    目前,國內(nèi)外對緩傾斜薄礦體的回采一般以削壁充填采礦法、全面采礦法、房柱法為主,其他方法次之[1-5]。

    桃江錳礦礦體既有緩傾斜薄礦體,又有傾斜薄礦體,礦石價(jià)值不高,地表不允許塌陷,則排除崩落法。

    桃江錳礦主要礦體的傾角為0°~65°,為緩傾斜、傾斜礦體,礦體平均厚度為0.82m。桃江錳礦為一開采幾十年的老礦山,歷史悠久,以前進(jìn)行過四期的開采,對礦體傾角≥38°的薄礦體一直采用削壁充填采礦法,技術(shù)成熟、可靠,工人有經(jīng)驗(yàn),采礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好且能夠滿足礦山生產(chǎn)能力的要求。因此,不再進(jìn)行方案對比,仍然采用全面推進(jìn)削壁充填法。

    對礦體傾角≤38°的薄礦體,上下盤圍巖較穩(wěn)固,可以采用的采礦方法有扇型推進(jìn)削壁充填采礦法(方案1)和長壁式削壁充填采礦法(方案2)。2種采礦方法均采用廢石充填采空區(qū),不用提升廢石,節(jié)約提升成本和年經(jīng)營費(fèi)用;能最大限度地降低廢石混入率,充填料能有效地支撐圍巖使之不發(fā)生大面積錯(cuò)動,保證采空區(qū)的安全。缺點(diǎn)是礦塊生產(chǎn)能力和工效較低,人工運(yùn)搬礦石時(shí)勞動強(qiáng)度大。2種采礦方法的生產(chǎn)指標(biāo)見表1。

    由表1可知,方案1中生產(chǎn)能力、采切比較方案2優(yōu),雖然損失率大于方案2,但貧化率與材料消耗均比方案2小,鑿巖臺效高于方案2。

    綜上所述,對于礦體傾角≤38°的薄礦體,推薦采用方案1,即采用扇形推進(jìn)削壁充填采礦法。

    3 回采工藝

    3.1 扇形推進(jìn)削壁充填采礦法

    表1 采礦方案對比

    (1)礦塊構(gòu)成要素。礦房沿礦體走向布置,長度80~100m,斜長55~70m,中段垂高30~50m。不留間柱和頂柱,只留底柱。底柱斜長7~10m,由下中段回收。礦體厚度小于1.8m時(shí),采幅為1.8 m;礦體厚度大于1.8m,則采幅為礦體厚。

    (2)采準(zhǔn)切割工作。在礦塊兩側(cè)先掘進(jìn)上山,上山規(guī)格為2.0m×2.0m,由本中段沿脈平巷掘進(jìn),與上中段沿脈平巷相通。底板運(yùn)輸平巷規(guī)格2.5 m×2.7m,布置在礦體下盤圍巖中,距中段沿脈平巷約12~14m。切割巷道規(guī)格為2.0m×1.5m,在底柱上部沿礦脈走向掘進(jìn),與切割上山相連。放礦漏斗規(guī)格1.5m×2.0m,布置在底板運(yùn)輸平巷內(nèi),采用反向上掘,與切割巷道連通。電耙絞車硐室長度3.5m,寬度2.2m,布置在切割巷道靠近放礦漏斗上盤側(cè)或者其端部。經(jīng)計(jì)算,礦房采切比為22.89m/kt(101.56m3/kt)。

    (3)礦柱回采及采空區(qū)處理。礦房采完后,底柱暫時(shí)不回收,當(dāng)回采下中段采場時(shí)上采一層,余留3m底柱作為永久礦柱,不再回采。待中段回采結(jié)束后,隔一個(gè)階段便可回收礦柱,由于礦體厚度較薄,只需要采取淺孔將底柱進(jìn)行鑿巖爆破,在沿脈外裝運(yùn)爆破的礦石或在原出礦巷道內(nèi)裝運(yùn)礦石即可完成礦柱回采工作。

    采場空區(qū)已采用削壁廢石充填,坑內(nèi)掘進(jìn)廢石盡量用于充填采空區(qū),以減少廢石運(yùn)輸排放量并起到支護(hù)空區(qū)的作用。各采場回采結(jié)束后應(yīng)及時(shí)封閉、充填,確保安全生產(chǎn)。

    3.2 全面推進(jìn)削壁充填采礦法

    (1)礦塊構(gòu)成要素。礦房沿礦體走向布置,長度為80~100m,斜長55~70m,中段垂高30~50 m?;夭蓵r(shí)留臨時(shí)底柱。礦體厚度小于1.8m時(shí),采幅為1.8m;礦體厚度大于1.8m,則采幅為礦體厚。

    (2)采準(zhǔn)切割工作。中段沿脈平巷布置在脈外,沿走向用單一階段平巷進(jìn)行采準(zhǔn),順路上山布置在礦塊兩側(cè),從本中段沿脈切割平巷通上中段沿脈切割平巷。放礦漏斗布置在底板運(yùn)輸平巷內(nèi),采用雙格溜礦井(溜礦、行人通風(fēng)),溜井上掘見礦起平,沿礦體走向掘切割平巷,在礦塊中央或回風(fēng)側(cè)每隔90m布置一條通風(fēng)天井上山。經(jīng)初步計(jì)算,礦房采切比為25.07m/kt(105.76m3/kt)。

    (3)礦柱回采及采空區(qū)處理同扇形推進(jìn)削壁充填采礦法。

    4 結(jié) 論

    結(jié)合桃江錳礦響濤源礦區(qū)緩傾斜、傾斜薄礦體的特點(diǎn)和現(xiàn)狀,并通過采礦方案對比,確定了對于礦體傾角≥38°的薄礦體,推薦采用全面推進(jìn)削壁充填采礦法;對于礦體傾角≤38°的薄礦體,則采用扇形推進(jìn)削壁充填采礦法更為合適。對這兩種采礦方法的礦塊要素、采準(zhǔn)切割、礦柱回采及采空區(qū)處理進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。此采礦方法及相關(guān)設(shè)計(jì)對其他礦山類似礦體的回采具有很好的推廣價(jià)值。

    [1] 解世?。饘俚V山地下開采[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1994.

    [2] 采礦設(shè)計(jì)手冊編輯部.采礦設(shè)計(jì)手冊(礦床開采卷)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

    [3] 宋育仁,閆學(xué)增.湘西金礦緩傾斜薄礦脈采礦法試驗(yàn)研究[J].長沙礦山研究院季刊,1992,12(1):15-21.

    [4] 蘇 丹,陳 健,張春鵬,等.緩傾斜薄礦脈混合開采工程實(shí)踐[J].采礦技術(shù),2010,10(1):5-7.

    [5] 范贊軍,張 果,肖木恩.傾斜極薄軟破礦體壁式削壁崩落采礦法研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2011,31(3):4-6,10.

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