盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法在紅嶺礦的研究與應(yīng)用

童大志,王冠男,朱根鵬

(赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司, 內(nèi)蒙古 赤峰市 025450)

0 引 言

紅嶺鉛鋅礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林左旗，地處大興安嶺西南部，是一座以鐵為主，鋅、鉛、銅為輔的多金屬綜合利用的地下礦山。該礦山經(jīng)過(guò)多次的改擴(kuò)建工程，目前年產(chǎn)礦石量達(dá)165萬(wàn)t。隨著開(kāi)采深度的增加，礦區(qū)礦體由極厚大變?yōu)橹泻?，礦山現(xiàn)行的盤(pán)區(qū)階段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦方法已不適用于該類(lèi)型礦體的開(kāi)采。為實(shí)現(xiàn)將紅嶺礦建設(shè)成為山東黃金集團(tuán)省外首個(gè)萬(wàn)噸礦山和區(qū)域性礦業(yè)集團(tuán)的戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)礦區(qū)中厚礦體的開(kāi)采方法開(kāi)展研究，以實(shí)現(xiàn)中厚礦體安全高效開(kāi)采。

1 開(kāi)采技術(shù)條件

紅嶺礦礦帶產(chǎn)于浩布多金屬礦，礦區(qū)可劃分為5個(gè)礦段，主要的工業(yè)礦體賦存于Ⅲ號(hào)礦段內(nèi)，而該礦段又劃分為1#，1-1，2#礦體和一個(gè)鐵礦體。研究區(qū)域的礦體屬2#礦體，傾向南西，走向北東，傾角70°～75°屬于急傾斜礦體，礦體平均厚度約10 m，礦石堅(jiān)固系數(shù)f=8～12，體重3.6 t/m3，無(wú)大的斷層，但礦體內(nèi)部裂隙較發(fā)育，礦巖接觸帶明顯。該區(qū)域上盤(pán)圍巖為泥質(zhì)板巖，礦體與板巖間存在矽卡巖帶。泥質(zhì)板巖具有明顯的變余泥質(zhì)，板狀構(gòu)造，黑色，節(jié)理發(fā)育，性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，巖石堅(jiān)固性系數(shù)f=8～10，體重2.7 t/m3。下盤(pán)圍巖為大理巖，具有粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，白色，性質(zhì)穩(wěn)定，巖石堅(jiān)固系數(shù)f=8～10，體重2.7 t/m3。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

2 盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法

該采礦方案將礦塊劃分為兩個(gè)分段，由兩條坡度為23%的斜坡道分別連接上下兩分段的鑿巖水平，留10 m頂柱。礦房采用分段空?qǐng)龇ɑ夭桑夭煽偢叨?0 m。礦房的上部由上分段鑿巖水平的鑿巖巷鑿下向扇形炮孔，用于回采礦房上半15 m高度的礦體。礦房的下分段鑿巖巷距拉底水平約10 m，在該分段鑿巖巷內(nèi)布置環(huán)形孔，用于回采礦房下部20 m高度的礦體。

回采時(shí)，在切割槽內(nèi)先采礦房底部，再回采上部。切割槽回采完畢后再按照先采下部，再回采上部的順序回采整個(gè)礦房。本盤(pán)區(qū)所有礦房回采結(jié)束后，按照該中段設(shè)計(jì)礦柱回采順序，在間柱鑿巖巷及頂柱鑿巖巷中施工深孔，用崩落法回采頂柱和間柱。該采礦方案的縱投影如圖1所示。

2.1 礦塊布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)

按照礦體賦存情況，將礦塊劃分為盤(pán)區(qū)，然后在盤(pán)區(qū)內(nèi)沿礦體走向布置礦房及間柱。礦房長(zhǎng)度32 m，間柱寬度18 m，厚為礦體實(shí)際厚度，階段高度50 m，回采高度40 m，頂柱厚度10 m。

2.2 采切工程

主要采準(zhǔn)工程包括下盤(pán)脈外運(yùn)輸巷、間柱出礦巷、出礦進(jìn)路、盤(pán)區(qū)斜坡道、礦石溜井、溜井硐室、采準(zhǔn)天井。主要切割工程包括切割天井、切割槽、以及兩個(gè)回采分層的切割巷等。采切工程量見(jiàn)表1。

圖1盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法縱投影

表1 盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法采切工程量

在礦房一側(cè)，按照施工設(shè)計(jì)分別在兩個(gè)鑿巖水平，以切割槽內(nèi)的切割巷為自由面施工全斷面切采至回采邊界的切割槽(鑿巖硐室)，切割槽施工過(guò)程中根據(jù)揭露礦體的穩(wěn)固性預(yù)留臨時(shí)點(diǎn)柱，用以支撐頂板，切采高度2.8 m。

在礦房下部拉底水平的切割天井一側(cè)由下分段鑿巖巷向礦體的上下盤(pán)施工環(huán)形中深孔，上孔至上分段的鑿巖水平，下孔至下分段拉底水平頂板，采用中深孔爆破形成切割槽，為礦房下部20 m的中深孔回采準(zhǔn)備自由空間。礦房上部在切割天井一側(cè)向礦體上下盤(pán)施工下向垂直深孔至回采分界線(xiàn)位置，并分次將切槽爆破到位，形成切割槽，為后續(xù)礦房的回采準(zhǔn)備好自由空間。

2.3 回采工藝

(1) 鑿巖：掘進(jìn)工程均采用淺孔爆破法。鑿巖工具使用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鑿巖，釬桿長(zhǎng)2.5 m，釬頭為Φ38 mm的一字型釬頭。光面爆破，控爆眼孔間距0.5 m，控爆層厚度0.6 m，所有控爆眼采用同段導(dǎo)爆管。

礦房的兩鑿巖水平切割巷均采用QZJ-100B潛孔鉆施工中深孔炮孔，孔徑90 mm。礦房上部由上分段鑿巖水平的鑿巖巷穿孔，深度20(超深1 m)。礦房下部由下分段鑿巖水平的鑿巖巷穿孔，炮孔環(huán)形布置，上向孔穿孔垂直深度8 m，下向孔穿孔垂直深度10 m。炮孔排距1.5～2.0 m，孔底距2.2～2.5 m，微差逐孔爆破技術(shù)，毫秒延遲塑料導(dǎo)爆管。上向炮孔裝散裝炸藥采用BQF-100型裝藥器將裝入炮孔，裝70 mm的管狀二號(hào)巖石乳化炸藥時(shí)，孔內(nèi)敷設(shè)導(dǎo)爆索。

(2) 出礦：礦房?jī)?nèi)使用2 m3的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，大量出礦在出礦進(jìn)路內(nèi)直接鏟取礦石，倒入盤(pán)區(qū)內(nèi)的溜井中，經(jīng)FZC-4.0×1.6振動(dòng)放礦機(jī)放至2 m3礦車(chē)內(nèi)，經(jīng)10 t電機(jī)車(chē)運(yùn)輸至705 m中段箕斗井礦倉(cāng)內(nèi)，最后由箕斗井提運(yùn)至地表。

(3) 通風(fēng)：掘進(jìn)工作面采用局扇強(qiáng)制通風(fēng)，通風(fēng)方式為壓入式，風(fēng)機(jī)采用軸流式風(fēng)機(jī)，型號(hào)JK67-2No4.5，功率11 kW，風(fēng)筒直徑600～800 mm，懸掛于巷道底板以上1.8 m，天井通風(fēng)采用鐵質(zhì)風(fēng)筒制成的導(dǎo)風(fēng)筒進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。采場(chǎng)通風(fēng)時(shí)，新鮮風(fēng)流從下盤(pán)出礦巷經(jīng)上向斜坡道到達(dá)下分段鑿巖水平的鑿巖巷，進(jìn)入各施工采場(chǎng)，經(jīng)壓入式風(fēng)機(jī)強(qiáng)制送至掘進(jìn)工作面，沖刷工作面后，污風(fēng)被抽出式風(fēng)機(jī)經(jīng)采場(chǎng)切割井、礦柱回收采準(zhǔn)天井排至上中段的回風(fēng)巷道，最終經(jīng)回風(fēng)井、主扇風(fēng)機(jī)排出地表。

(4) 采場(chǎng)支護(hù)：巷道頂板局部破碎地點(diǎn)采用錨桿、錨網(wǎng)或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用1.8 m長(zhǎng)的管縫式錨桿，網(wǎng)度為1.5 m×1.5 m，梅花形布置，垂直于節(jié)理面，特殊情況下根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加密，錨網(wǎng)規(guī)格為1.5 m×6 m，采用Φ6 mm鋼筋編制，網(wǎng)度為0.10 m×0.10 m。

(5) 頂柱和間柱回采：盤(pán)區(qū)內(nèi)所有礦房回采結(jié)束后，頂柱和間柱按照礦柱回采總體規(guī)劃的順序進(jìn)行回采。礦柱穿孔設(shè)備采用QZJ-100B潛孔鉆。間柱穿孔是在沿走向布置的間柱鑿巖巷內(nèi)施工扇形炮孔，扇面垂直于礦體走向,炮孔深度22 m，孔底距離本階段底板15 m(不穿到底是為了保護(hù)間柱下部的出礦結(jié)構(gòu))。頂柱穿孔位于頂柱鑿巖巷內(nèi)，向兩側(cè)采場(chǎng)頂柱施工扇形炮孔，扇面平行于礦體走向，最大炮孔深度23 m。

回采時(shí)，以單個(gè)采場(chǎng)的間柱和頂柱為回采單元，采用數(shù)碼電子雷管，一次崩落回采。礦柱出礦仍利用原礦房出礦的底部結(jié)構(gòu)，待礦柱第一次大爆破出礦結(jié)束后，回采底部預(yù)留的出礦結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)礦柱的全部回收利用。

2.4 應(yīng) 用

盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法已經(jīng)在紅嶺礦7207盤(pán)區(qū)得到了應(yīng)用。該盤(pán)區(qū)走向長(zhǎng)度250 m，包括7201，7203，7205，7207，7209，7211六個(gè)采場(chǎng)，金屬量鉛59.34 t，鋅2879.5 t，銅90.86 t，鐵39437.55 t。礦房沿礦體走向布置，鑿巖水平通過(guò)兩條斜坡道連接。在下分段768 m水平鑿巖巷內(nèi)布置環(huán)形孔回采礦房下部25 m高度的礦體。在上分段793 m水平鑿巖巷中布置下向扇形炮孔，用來(lái)回采礦房上部15 m高度的礦體。7203采場(chǎng)某剖面的采準(zhǔn)工程布置如圖2所示。

圖2 7203采場(chǎng)某剖面采準(zhǔn)工程布置

2.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法在紅嶺礦試驗(yàn)采場(chǎng)試驗(yàn)成功后，在該礦急傾斜中厚礦體的開(kāi)采實(shí)踐中得到了全面的推廣和應(yīng)用。經(jīng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，該采礦方法單個(gè)礦房的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3 結(jié) 論

(1) 盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法采用分段鑿巖、無(wú)軌鏟運(yùn)機(jī)出礦、全程機(jī)械化作業(yè)，具有生產(chǎn)能力大、礦石貧化損失小、回采安全可靠、作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，可高效安全回采圍巖穩(wěn)固的急傾斜中厚礦體。

(2) 通過(guò)在紅嶺鉛鋅礦的應(yīng)用，該采礦方法的礦塊生產(chǎn)能力達(dá)220 t/d，礦石的損失貧化率分別降為9%和14%，千噸采切比達(dá)24.57 m/kt。盤(pán)區(qū)無(wú)底柱分段空?qǐng)霰缆渎?lián)合采礦法較好地解決了中深孔回采急傾斜中厚礦體貧化損失大的難題，可推廣至類(lèi)似條件的礦山。

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