緩傾斜中厚礦體連續(xù)高效采礦方法研究

林永峰

（中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334213）

中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司，位于江西省德興市。隨著開采深度的不斷下降，據(jù)地質(zhì)勘探報告：深部礦體具有傾角較緩、連續(xù)性好、厚度增大的特點，該部分礦體所占比例約為灣家塢礦區(qū)的60%以上。

礦山此前開采主要以淺孔房柱法和全面法為主，對于厚度在6m以下的礦體取得了良好的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。但上述兩種方法應(yīng)用在厚度10m以上的中厚礦體時，通常礦石損失率較高，采場生產(chǎn)能力偏小，作業(yè)安全性較差。究其原因，主要有以下幾點：出礦困難，礦體傾角較緩，無法借助自重溜礦，礦體傾角通常無法滿足無軌設(shè)備自行時的坡度要求[1-3]；當(dāng)采用空場法開采時，損失貧化較高[4，5]，頂板管理困難[6]；當(dāng)采用常規(guī)充填法開采時，采切工程量與采礦成本高，生產(chǎn)能力低[7]。

國外對于緩傾斜中厚礦體的開采，多以房柱法為主，通過高度機械化來增加生產(chǎn)安全性、提高效率和降低成本；并采用高濃度膠結(jié)充填技術(shù)，來提高礦石的回收率和回采作業(yè)的安全。我國對于此類礦體多以中深孔落礦的房柱法或空場法為主，例如江西修水香爐山鎢礦采用預(yù)切護頂下向深孔落礦采礦法取得了良好的經(jīng)濟效益指標(biāo)[8]；河北大白陽金礦采用沿傾斜預(yù)控頂下向平行中深孔卸壓回采采礦法，采場綜合生產(chǎn)能力可達150t/d，采礦損失率17.50%，礦石貧化率13.51%[9]。國內(nèi)外在開采此類礦體的發(fā)展趨勢主要是：發(fā)展組合式采礦方案，實現(xiàn)優(yōu)勢方案互補；推動無軌設(shè)備的普及；大盤區(qū)無間柱連續(xù)強化開采技術(shù)等[10，11]。

綜上，對于該類緩傾斜中厚難采礦體的大規(guī)模連續(xù)開采，選取一種合理、安全、高效、低貧損的采礦方法，是江西金山金礦亟需解決的采礦技術(shù)難題。

1 地質(zhì)工程概況

V1礦體是目前開采的礦床主礦體，礦石類型主要為星散侵染狀蝕變巖型、局部為含金石英脈型，上盤圍巖主要為糜棱巖化砂質(zhì)千枚巖、千糜巖。下盤主要為以千糜巖、玄武巖為主，礦體主要為千糜巖局部夾硅質(zhì)條帶。礦體平均厚度24m，最厚厚度39m，最薄厚度7m，傾向北東，傾角20°～37°，水文地質(zhì)簡單。礦巖平均密度2.71t/m3，松散系數(shù)1.68，自然安息角40°。

2 分段空場分區(qū)下盤拋擲充填采礦法

在采礦方法選擇上，主要本著安全和高效的原則。一是采準(zhǔn)、回采、出礦等作業(yè)時，人員盡量不暴露在采場頂板下，空區(qū)使用尾砂回填，防止地表環(huán)境破壞。二是勞動生產(chǎn)率高，能夠達到大規(guī)模連續(xù)開采的要求，提高礦山的經(jīng)濟效益。因此，在考慮了分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法、機械化盤區(qū)上向水平分層充填采礦法等方案后，綜合經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)、操作難易程度、安全、適用性等指標(biāo)，最終選用分段空場分區(qū)下盤拋擲爆破充填采礦法。

圖1 分段空場分區(qū)下盤拋擲充填采礦法示意圖

該方案的實質(zhì)是利用改變緩傾斜厚礦體下盤扇形中深孔邊孔的最小抵抗線方向，通過爆力運搬的方式拋擲到出礦塹溝巷道中，減少下盤囤留礦石。最后通過膠結(jié)與尾砂間隔充填的方式，實現(xiàn)連續(xù)、高效回采。該方案標(biāo)準(zhǔn)示意圖如圖1所示。

2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場沿走向布置，采場長度為50m，采場高度為礦體的垂直厚度，一般為17m～20m不等，采場按照回采先后順序劃分為：一步膠結(jié)充填采場和二步水砂充填采場，一步采場的寬度為：6m～8m，二步采場的寬度為8m～12m（采場的寬度與礦體的傾角有關(guān)，傾角越緩，寬度越大）；采場沿垂直高度上劃分分段，分段高度為8m左右。

2.2 采準(zhǔn)切割工程

首先在礦體下盤巖石內(nèi)沿礦體傾向布置一條斜坡道（角度不超過12°），作為人員、設(shè)備、材料、新鮮風(fēng)流進入采場的主要通道。其次到達分段高度時，垂直于礦體走向掘進一條的穿脈巷道。穿脈巷道穿過礦體，作為地質(zhì)探礦、出礦和充填通道；再次在穿脈巷道內(nèi)，沿礦體走向布置脈外運輸巷和回采鑿巖巷，鑿巖巷按照采場的寬度間隔布置于礦體內(nèi)部，運輸巷布置于距礦體下盤邊界15m處。所有采準(zhǔn)工程巷道的規(guī)格均為2.6m×2.6m；溜礦井按照60°傾角，φ2.5m規(guī)格由下中段貫通至上中段，并與每個分段貫通。

采場采用切割平巷+切割天井中深孔拉槽方式，切割平巷布置于采場的一端并垂直于礦體的鑿巖巷，規(guī)格為2.6m×2.6m；切割天井布置于切割平巷的一端，并與上分段貫通，切割天井一般為2m×3m矩形斷面，垂直于切割平巷方向上的寬度為3m。

2.3 回采順序

回采順序整體上先采上中段后采下中段；中段內(nèi)各采場為先采兩端，后采中間，先采一步膠結(jié)充填采場，后采二步水砂充填采場；采場內(nèi)自上而下回采。

2.4 鑿巖爆破

采用YGZ-90中深孔鑿巖機或鑿巖臺車進行鑿巖，在垂直于鑿巖巷的排面內(nèi)布置上向扇形中深孔，炮孔的直徑60m～65mm，炮孔深度8m～12m，排距1.4m，孔底距1.8m～2.2m。采用散裝膨化硝銨炸藥，BQF-100型風(fēng)動裝藥器裝藥。連續(xù)耦合裝藥方式，線密度0.7～0.8。采用多排同爆分區(qū)下盤拋擲爆破方式，將不再受礦范圍內(nèi)的下盤礦石拋擲到受礦巷中，借此達到降低損失的目的。

2.5 通風(fēng)

采場內(nèi)新鮮風(fēng)流由下部中段自斜坡道進入分段巷并進入采場，污風(fēng)經(jīng)采場空區(qū)進入上部中段回風(fēng)巷，必要時可采用機械通風(fēng)。

2.6 出礦

采場上部分段采用0.75m3鏟運機在鑿巖巷道內(nèi)出礦，采場底部則在出礦橫穿內(nèi)進行出礦。鏟運機不進入空區(qū)，確保人員設(shè)備的安全。

2.7 充填

采用最上分段的穿脈作為充填通道，單個采場（3分段）回采完畢后作為一個單獨的充填單元。采用尾砂或膠結(jié)充填方式。水砂充填濃度68%～72%；膠結(jié)充填時配比1:6～1:10，濃度68%～72%。

2.8 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)

分段空場分區(qū)下盤拋擲充填采礦法與原采礦方法的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)表

3 結(jié)語

分段空場分區(qū)下盤拋擲充填采礦法取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和經(jīng)濟效益，解決了緩傾斜中厚礦體開采時下盤“囤礦”而造成的損失率高的問題，并具有以下特點：

（1）采用分段鑿巖、階段集中出礦，多中段同時作業(yè)的方式，大大提高了采場綜合生產(chǎn)能力，綜合生產(chǎn)能力可達312t/d。

（2）采用上向扇形中深孔分區(qū)微差、改變下盤炮孔的最小抵抗線方向?qū)崿F(xiàn)降低損失的目的，損失率和貧化率分別為9.24%和6.57%。

（3）通過尾砂+膠結(jié)間隔充填的方式，實現(xiàn)了連續(xù)開采。

該采礦工藝具有生產(chǎn)能力大，貧化損失小、機械化程度高，人員設(shè)備不進入空區(qū)，保障了設(shè)備及人員安全等優(yōu)點。