黃山銅鎳礦中厚極破碎礦體自然崩落采礦法研究

李永輝，張新華，張華軍

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心,湖南 長沙 410012；3.新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司， 新疆 哈密市 839000)

黃山銅鎳礦中厚極破碎礦體自然崩落采礦法研究

李永輝1,2，張新華3，張華軍3

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012； 2.國家金屬采礦工程技術研究中心,湖南 長沙 410012；3.新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司， 新疆 哈密市 839000)

新疆黃山西銅鎳礦600 m以上中厚礦體極破碎，根據(jù)該礦體的賦存條件以及礦巖的物理力學參數(shù)等，采用自然崩落法進行了回采試驗，試驗取得圓滿成功，并獲得了良好的經濟效益?，F(xiàn)場試驗表明，自然崩落法非常適用于黃山銅鎳礦32#、34#礦體的開采，可在該礦類似礦體進行了推廣應用。

中厚極破碎礦體；自然崩落；回采工藝

新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司隸屬新疆有色集團，位于新疆哈密地區(qū)，該礦山32、34礦群屬于難采中厚急傾斜礦體，2010年進行了采礦方法試驗，現(xiàn)場試驗取得了圓滿成功。

1 礦床地質及開采技術條件

礦體賦存在黃山基性-超基性巖體西端與圍巖的南接觸帶上，礦體長80～600 m，主要礦體與小礦體規(guī)模懸殊；礦體形態(tài)變化不大，主要礦體形態(tài)比較簡單，呈透鏡狀、似層狀、盆狀，礦體中有少量夾石。小礦體形態(tài)簡單，多為透鏡狀、脈狀。礦體位于600 m標高以上至近地表、114線以西70 m至118線以東50 m間。礦體呈層狀、似層狀產出。長320 m，寬124～382 m，平均279 m；厚1.4～21 m，平均10 m;總體走向98°，傾向188°，傾角65°。礦石鎳品位0.21%～1.46%，平均品位0.58%，銅品位0.3%～0.45%,平均品位0.36%。礦石容重3.08 t/m3。

礦體上盤為角閃二輝橄輝巖，礦體為輝長閃長巖，下盤為輝長閃長巖。從現(xiàn)場工程揭露情況來看，礦體節(jié)理、片理異常發(fā)育，礦體的整體性非常差，崩落的礦石塊度小，礦塊無結塊性、自燃性。礦體上盤圍巖穩(wěn)固性好，礦體下盤圍巖較差。礦體和圍巖界限明顯，礦體形態(tài)規(guī)整，夾石少。

礦區(qū)位于哈密戈壁地區(qū)，無常住人口、人文景觀、名勝古跡等，礦床水文地質條件簡單，涌水量較小，總體上礦區(qū)工程地質條件屬簡單類型。

2 礦體可崩性

(1) 根據(jù)鉆孔巖芯統(tǒng)計，礦體的質量指標RQD值小于30%，容易崩落，屬極破碎礦體。

(2) 在34#礦體穿脈施工過程中，發(fā)現(xiàn)節(jié)理、片理異常發(fā)育，礦體的整體性非常差。崩落的礦石塊度小，礦塊無結塊性、自燃性。節(jié)理、片理面的粗糙度較小，粘結力小。礦體節(jié)理面被綠泥滑石填充，非常光滑。

(3) 巖石單軸抗壓強度測試數(shù)據(jù)(見表1)表明，礦體上盤圍巖強度大，穩(wěn)固性好，礦體強度最小，穩(wěn)固性最差，下盤圍巖次之。

表1 巖石單軸抗壓強度試驗數(shù)據(jù)

3 采礦方法的確定

由于礦體極其破碎，巷道難以形成，采用空場法難以保證施工安全，在技術上難以實現(xiàn)，因此將空場法排除。充填法適用于各類礦體，但由于礦體品位較低，目前金屬價格低、充填成本較高，且礦區(qū)充填料來源較遠，因此也將充填法排除。在崩落采礦法，可采用分層崩落法、自然崩落法、無底柱分段崩落法等，通過采礦方法的技術經濟對比及安全性分析等，確定采用自然崩落法進行回采，采礦方案見圖1。

圖1 自然崩落法采礦方案

4 現(xiàn)場工業(yè)試驗

4.1 試驗采場布置及結構參數(shù)

根據(jù)礦體的賦存條件，在800 m中段具有代表性的礦段進行自然崩落法采礦工業(yè)試驗，試驗采場布置在116線～+117線之間，沿礦體走向布置，長30 m，中段高50 m,采場寬為礦體厚度8～12 m。礦體傾角65°，礦體上盤穩(wěn)固，礦體下盤不穩(wěn)固，礦體為極其破碎，遇水泥化。

采場采用無軌設備底部結構，每間隔8 m布置一條出礦進路，共布置了4條，分別為1#、2#、3#、4#，出礦進路規(guī)格3 m×3 m，如圖2所示。

圖2 試驗采場布置

4.2 回采工藝

下盤沿脈巷道距離礦體3 m，不支護。待礦體自然冒落后，采用2 m3鏟運機進行出礦，前期冒落多少出多少，當空區(qū)大于5 m以上時，開始預留礦石墊層，每次只出50%。通過出礦統(tǒng)計，當?shù)V體冒落20 m以上時，逐步拆除鋼拱架，每次拆除1至2架。當?shù)V體冒落至上部中段時，進行快速強制出礦，待鏟運機無法再進行出礦時，立即采用混凝土墻進行封閉，防止頂板冒落產生的空氣沖擊波危害。

4.3 支 護

由于礦體極其破碎，工程揭露后1～2 d就可能發(fā)生垮落，因此，在礦體內施工出礦進路時，采用超前支護，全斷面采用鋼拱架支護，每米布置一架。

4.4 主要技術經濟指標

通過現(xiàn)場工業(yè)試驗，對于這種上盤穩(wěn)固、下盤不穩(wěn)固而自身極破碎的急傾薄～中厚斜礦體，采用自然崩落法非常適宜。目前該方法已在這類型礦體全面推廣應用。生產能力達到400～600 t/d，貧化率10%，損失率21%，采切比為0.52 m/kt，采礦成本15元/t。

5 結論及建議

(1) 現(xiàn)場工業(yè)試驗表明，自然崩落法非常適合該類型礦體的開采，減少了工程施工，采礦過程中不需要鑿巖爆破，大大降低了采礦成本，而且生產能力始終保持在400～600 t/d，保障了礦區(qū)生產能力，再者采用該方法安全有保障。

(2) 由于礦體較厚，靠近下盤礦石無法采出，造成損失，因此建議后期再進行底部出礦結構優(yōu)化，盡可能回收礦石。

[1] 唐業(yè)茂.自然崩落采礦法技術應用探討[J].有色金屬，2010(5):9-11.

[2] 劉士奎.自然崩落法在銅礦峪的成功實踐[J].有色金屬，1999(3):6-9.

[3] 常晉元.銅礦峪自然崩落法開采工藝[J].有色金屬，1995(9):1-5.

[4] 萬相宗.自然崩落法采礦在小型礦山的應用分析[C]//2011年中國礦業(yè)科技大會論文集,2011.

2013-02-17)

李永輝(1981-)，男，江西萬載人，工程師，碩士，主要從事礦山開采技術研究與咨詢,Email:63086861@qq.com。