無(wú)底柱淺孔留礦法在礦山開采中的應(yīng)用

葉 鑫

（浙江省遂昌縣湖山瑩石礦，浙江 遂昌 323308）

無(wú)底柱淺孔留礦法作為空?qǐng)龇ㄖ械囊环N采礦方法，在小型金屬礦山開采中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在極薄貴金屬礦床的開采中應(yīng)用較多。與傳統(tǒng)的淺孔留礦法相比較，無(wú)底柱淺孔留礦法取消了底部結(jié)構(gòu)，增加出礦進(jìn)路，通過(guò)電動(dòng)裝巖機(jī)裝車，脈外巷道運(yùn)輸[1]。提高了勞動(dòng)效率和礦體回采率，降低了采礦貧化率。

1 礦床開采條件

我礦年生產(chǎn)能力為8萬(wàn)t/a,礦體主要賦存在破碎帶中，礦體頂板圍巖在相同標(biāo)高其巖性近于一致，一般在275m標(biāo)高以上為下白堊統(tǒng)碎屑巖類，275-225范圍內(nèi)頂板為下白堊統(tǒng)碎屑巖，底板為鉀長(zhǎng)花崗斑巖225米標(biāo)高以下，頂、底板圍巖均為鉀長(zhǎng)花崗斑巖，巖性致密穩(wěn)固[2]。

礦區(qū)范圍內(nèi)共圈定出4個(gè)工業(yè)礦體，分別編號(hào)為Ⅲ-1號(hào)礦體、Ⅲ-1支礦體、Ⅰ號(hào)盲礦體、Ⅱ號(hào)盲礦體。

Ⅲ-1號(hào)礦體：位于原琴圩鄉(xiāng)礦至外垅一線的山脊及其北坡，呈脈狀，沿走向呈波狀彎曲。礦體地表斷續(xù)出露長(zhǎng)670m，總體向北西側(cè)伏，LD306（標(biāo)高380m）沿脈控制礦體長(zhǎng)746.20m，為礦體最長(zhǎng)部位，延深至標(biāo)高250m，礦體長(zhǎng)510m左右，往下延伸至標(biāo)高-80m左右，礦體長(zhǎng)約300m，再往下漸趨尖滅。礦體中部311-319線礦體最大傾斜延伸長(zhǎng)為670m、其與走向長(zhǎng)度之比近于1，西段礦體傾斜延深已至—80米標(biāo)高段、東段LD306-CyD14礦體延深僅40m左右。礦體厚0.44～11.36，平均厚3.53m，據(jù)單工程見礦厚度統(tǒng)計(jì)，厚度變化系數(shù)為76.44%。礦體沿走向膨縮變化顯著，自西向東共有6個(gè)厚度大于2m的膨脹段（累計(jì)長(zhǎng)476.20m，占礦體總長(zhǎng)的63.82%）和5個(gè)小于或等于1米的狹縮段，累計(jì)長(zhǎng)270m，故礦體沿走向總體呈藕節(jié)狀，礦體厚度在垂向上的變化為上、下厚，中間薄，即在300m標(biāo)高以上礦體平均厚2.52m、標(biāo)高300米至200m段礦體平均厚1.57m，200m標(biāo)高以下礦體平均厚6.49m。礦體厚度沿傾斜方向的變化較走向方向的變化較大。賦存標(biāo)高+445米-90m，產(chǎn)狀為10°～30°∠65～80°。

Ⅲ-1支礦體：位于Ⅲ-1號(hào)礦體上盤，與Ⅲ-1號(hào)礦體基本平行，間距0m～17m，在321勘探線西約68m、標(biāo)高+36m左右與Ⅲ-1號(hào)礦體歸并，礦體長(zhǎng)約270m～320m，單工程礦體厚1.60m～1.97m，礦體平均厚1.74m。

Ⅰ號(hào)盲礦體：于2008年礦山在開采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，分布在PD10平硐（36m中段）口往西約150m和PD11平硐口（-16m中段）往西約190m處，呈脈狀，礦體長(zhǎng)215m～270m，厚1.02m～3.00m，單工程礦體平均厚1.08m～1.44m，礦體平均厚1.35m，礦體產(chǎn)狀10-20°∠75°。

Ⅱ號(hào)盲礦體：為PD6坑道掘進(jìn)新發(fā)現(xiàn)礦體，位于Ⅲ-1號(hào)礦體上盤，走向與Ⅲ-1號(hào)礦體平行，產(chǎn)狀基本一致，具體分布在PD6中段327線西45米-311線東11米間，礦體沿走向長(zhǎng)度約115m～165m，礦體平均厚1.29m。

水文地質(zhì)：

礦區(qū)地下水類型按賦存介質(zhì)的不同可分為孔隙水、裂隙水和溶隙裂隙水三大類，孔隙水分布于殘坡積亞粘土、亞砂土中，裂隙水主要分布于風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙發(fā)育的巖石地段，溶隙裂隙水主要發(fā)育在晶洞等溶隙裂隙發(fā)育的巖石段。

礦區(qū)主要含水體為含礦構(gòu)造破碎帶，含水中等，據(jù)單個(gè)涌水點(diǎn)觀測(cè)，涌水量達(dá)31.70噸/日，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，含水極不均勻，具承壓性質(zhì)，主要受大氣降水及風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給，具有較好的補(bǔ)逕排條件。

含礦構(gòu)造破碎帶為一陡傾斜的帶狀含水體，裂隙、晶洞和溶蝕孔隙為其主要的儲(chǔ)水空間，構(gòu)成一種特殊的含水類型，溶隙—構(gòu)造裂隙水。

富水性與儲(chǔ)水空間發(fā)育及充填程度有關(guān)，礦化強(qiáng)的地段，裂隙、晶洞發(fā)育，溶蝕作用強(qiáng)烈，含水性好。而礦化弱的地段，石英膠結(jié)致密，裂隙不發(fā)育，晶洞少且連通性不好，溶蝕作用弱，含水性差。因此，含水帶以304線至318線間的主要工業(yè)塊段最富水。據(jù)抽水試驗(yàn)，含礦構(gòu)造帶與水庫(kù)的水力聯(lián)系微弱。

開采條件下，近礦地段地下水（開采范圍以內(nèi)）向礦坑運(yùn)移，而遠(yuǎn)礦地段（開采影響范圍以外）不受礦山開采疏干影響，尚與天然狀態(tài)水一致。含礦構(gòu)造含水帶赤山坑地段在烏溪江水庫(kù)高水位（＞225m）時(shí)被淹沒，在溝底下的210中段（距地表垂直距離約17.0m）礦坑內(nèi)見有滴水現(xiàn)象，比其他地段滴水嚴(yán)重，說(shuō)明地表水（水庫(kù)水）有沿風(fēng)化裂隙滲入補(bǔ)給礦坑，但補(bǔ)給甚是有限。F6斷層斜切礦體，其兩側(cè)約60m寬鉀長(zhǎng)花崗斑巖含水性較好，常以淋水、滴水等形式補(bǔ)給礦坑。但由于其屬弱含水層，補(bǔ)給量不大，不會(huì)對(duì)礦山開采產(chǎn)生很大影響。

由于礦山開采，近礦地段地下水降落漏斗已經(jīng)形成，疏干影響范圍隨著礦山開采向深部的不斷擴(kuò)大，其影響范圍也會(huì)逐步擴(kuò)大，目前在傾向方向已達(dá)-80米標(biāo)高段。

本次坑道編錄過(guò)程中PD11（-16米）中段受地?zé)岬挠绊懀拥纼?nèi)溫度也達(dá)到39°C，PD12（-68米）中段地?zé)豳Y源已開發(fā)利用（坑內(nèi)水量小），建立了遂昌紅星坪溫泉度假村，但受溫度過(guò)高的影響探、采礦作業(yè)很難進(jìn)行。

綜上所述，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬“中等—復(fù)雜”類型。

2 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場(chǎng)沿礦脈走向布置，階段高50m，礦塊長(zhǎng)50m，間柱寬8m，頂柱高5m，采用平底結(jié)構(gòu)，不留底柱，進(jìn)路出礦，進(jìn)路間距7m，每個(gè)采場(chǎng)布置7-8條進(jìn)路，采場(chǎng)兩端間柱內(nèi)布置脈沖內(nèi)天井，天井規(guī)格2.0×1.2m，垂高上每隔5m設(shè)置鑿巖巷與采場(chǎng)連通，保證采場(chǎng)2個(gè)安全出口。

3 回采工藝

3.1 采準(zhǔn)切割

采用無(wú)底柱淺孔留礦法開采，在礦房底部增設(shè)了出礦進(jìn)路，與脈外平巷相連接，采準(zhǔn)切割步驟：①沿礦脈掘進(jìn)探礦平巷兼作拉底平巷；②在礦體下盤與礦體保持6米左右掘進(jìn)運(yùn)輸巷；③在礦塊兩側(cè)掘進(jìn)人行天井，沿人行天井每隔5米向采場(chǎng)內(nèi)掘鑿巖聯(lián)絡(luò)道；④在運(yùn)輸巷內(nèi)每隔7米與運(yùn)輸巷成45°掘出礦進(jìn)路。采準(zhǔn)切割工程包括運(yùn)輸平巷，礦塊兩側(cè)的人行天井、出礦進(jìn)路和拉底平巷、上下中段運(yùn)輸平巷即為該中段采場(chǎng)的回風(fēng)平巷。

3.2 鑿巖爆破

留礦法回采工藝簡(jiǎn)單，主要采用淺眼爆破，在聯(lián)絡(luò)巷中鑿巖，以拉底平巷為自由面向上回采。

采用YT-28型鑿巖機(jī)鉆鑿炮孔炮眼直徑38mm～40mm，孔深1.8m～2.0m，炮眼成梅花型或之字型布置，眼距0.8m～1.0m，爆破器材選用乳化卷狀炸藥，非電雷管起爆系統(tǒng)。

3.3 采場(chǎng)出礦

每次爆破落礦后，通過(guò)電動(dòng)裝巖機(jī)在出礦進(jìn)路從采場(chǎng)下部出礦，可控制每次出礦量和出礦邊界品位，降低貧化率。每次出礦量約為本次落礦量的1/3左右，使回采工作面保持1.8m～2m高的作業(yè)空間。

出礦后及時(shí)清理工作面松石，平整場(chǎng)地，為下一循環(huán)作業(yè)做好準(zhǔn)備，當(dāng)?shù)V塊全部采空區(qū)以后，最終集中裝出所有存留礦石。

電動(dòng)裝巖機(jī)出礦大大提高了勞動(dòng)效率，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，工班效率和采場(chǎng)生產(chǎn)能力都得到了很大的提高。

3.4 采場(chǎng)通風(fēng)及安全

采場(chǎng)工作面利用礦井主風(fēng)流通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由沿脈運(yùn)輸?shù)澜?jīng)采場(chǎng)一側(cè)的人行天井進(jìn)入采場(chǎng)工作面，洗涮整個(gè)采場(chǎng)工作面后，污風(fēng)由采場(chǎng)另一側(cè)天井經(jīng)上部回風(fēng)平巷至風(fēng)井排出。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

無(wú)底柱淺孔留礦法與傳統(tǒng)的淺孔留礦法比較，無(wú)底柱淺孔留礦法雖然其采切工程量相比較會(huì)有所增加，但在回采率、貧化率和安全性指標(biāo)上都得到了很好的改善，產(chǎn)量也有很大提高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高明顯，實(shí)踐證明，將無(wú)底柱淺孔留礦法應(yīng)用在礦山開采中具有良好的效果。

5 結(jié)論

與傳統(tǒng)淺孔留礦法相比，無(wú)底柱淺孔留礦法在這如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）不設(shè)底柱，增加了對(duì)礦柱的回收，大大提高了開采回采率，提高了資源利用率，降低了損失和貧化，可充分回收地下資源。

（2）進(jìn)路采用裝巖機(jī)出礦，提高了出礦機(jī)械效率，加快了出礦速度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

（3）取消了劈漏復(fù)雜的工藝過(guò)程，直接拉底，施工工藝簡(jiǎn)單，工人易于掌握。

（4）脈外運(yùn)輸平巷出礦，安全性高，解決了安全，運(yùn)輸和生產(chǎn)的矛盾。

經(jīng)過(guò)一年時(shí)間的實(shí)踐證明，無(wú)底柱淺孔留礦法在我礦山的使用是相當(dāng)成功的，同時(shí)已在公司下屬礦山得到全面的推廣，收到的很好的效益。

［1］ 《采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì),中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1989.

［2］ 河南盧氏北方礦業(yè)有限公司清南鐵礦二期地采工程《初步設(shè)計(jì)》,2012.