桃江錳礦響濤源礦區(qū)開采方案探討

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．