廣西大新錳礦緩傾斜中厚礦體采礦方法應(yīng)用

吳沅聲

(廣西錫山礦業(yè)有限公司，廣西 南寧 530022)

1 生產(chǎn)實(shí)踐概況

廣西大新錳礦地下開(kāi)采自1999年開(kāi)始試采，目前已開(kāi)采深度為220水平以上。常用采礦方法有3種：①中部?jī)A斜及急傾斜礦體采用垂直扇形中深孔落礦留礦法;②端部?jī)A斜薄礦體采用淺孔留礦法；③西南西北緩傾斜薄礦體采用房柱法。在220中段6號(hào)～12號(hào)之間賦存有部分傾角為5(°)～28(°)，Ⅰ、夾一、Ⅱ+Ⅲ厚度為8～10.5 m的礦體。上述3種常用采礦方法已不適應(yīng)回采此區(qū)域礦體，需重新選擇和試驗(yàn)適合此礦體的采礦方法。

大新錳礦自2018年起在中部220中段10號(hào)～12號(hào)線之間的緩傾斜中厚礦體進(jìn)行了試驗(yàn)開(kāi)采。采礦方法為房柱法，鑿巖臺(tái)車(chē)鑿巖、扇形中深孔分次爆破、鏟運(yùn)機(jī)出礦的機(jī)械化配套方式。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ層礦石與夾一、夾二混采。礦塊沿走向布置，長(zhǎng)度60 m，寬度12 m，礦房厚度9 m，沿走向條形礦柱3 m，間柱6 m。沿走向和傾向方向上均采用后退式回采。試驗(yàn)取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但也暴露了一些問(wèn)題，主要是頂板圍巖過(guò)快地冒落，礦石損失率和貧化率超過(guò)設(shè)計(jì)指標(biāo)，空區(qū)頂板冒落對(duì)出礦及后續(xù)裝藥爆破造成很大的安全威脅，出礦效率低，綜合成本較高。綜上所述，該房柱法安全可靠性差，成本較高，不適合大范圍的推廣應(yīng)用。故需繼續(xù)試驗(yàn)其他合適的采礦方法。

2 工程地質(zhì)條件

采礦方法試驗(yàn)在220中段6號(hào)～8號(hào)勘探線之間中厚緩傾斜礦體進(jìn)行。該區(qū)域礦層賦存在上泥盆統(tǒng)榴江組泥灰?guī)r、鈣質(zhì)泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖等過(guò)渡巖相內(nèi)。錳礦層共有3層，錳礦層產(chǎn)狀與圍巖一致呈層狀產(chǎn)出，層位穩(wěn)定。自上而下為Ⅲ礦層1.5～1.8 m，夾二0.1～0.3 m；Ⅱ礦層1.9～2.7 m，夾一1.5～1.9 m，Ⅰ礦層1.6～1.8 m。礦體向斜由南翼往北延伸，傾角5(°)～25(°)，礦體東西走向，西高東低，傾角5(°)～15(°)。Ⅲ礦層直接頂板為硅質(zhì)巖，一般厚0.05～0.3 m，往上為硅質(zhì)灰?guī)r、泥巖，Ⅰ礦層直接底板為泥質(zhì)灰?guī)r、夾泥質(zhì)巖。礦石為碳酸錳礦f為10～15。Ⅲ礦層頂板、Ⅰ礦層底板f為10。地表為開(kāi)采露天采場(chǎng)，允許地表塌落。

3 采礦方法

設(shè)計(jì)采用底盤(pán)漏斗法回采[1]，人員和設(shè)備在有可靠保護(hù)的底盤(pán)漏斗下出礦，不再進(jìn)入或在臨近空區(qū)出礦。使用臺(tái)車(chē)鑿巖，鏟運(yùn)機(jī)出礦工藝，封閉空區(qū)，頂板自然冒落充填空區(qū)。通過(guò)采礦方法的合理應(yīng)用及機(jī)械設(shè)備的使用，試驗(yàn)出適合本礦山緩傾斜中厚礦體的安全有效的采礦方法。

試驗(yàn)采場(chǎng)為220中段7號(hào)勘探線附近的23號(hào)緩傾斜采場(chǎng)。采場(chǎng)礦體南北方向傾角19(°)，東西方向傾角5(°)，平均厚19.2 m，礦體圍巖為塊狀結(jié)構(gòu)的堅(jiān)硬巖體，新鮮或微風(fēng)化，受地質(zhì)構(gòu)造影響，巖層節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙微張或局部張開(kāi)，稍有方解石充填，有少量小型斷層等軟弱帶，落差小于0.5 m，層間結(jié)合基本良好，圍巖屬Ⅱ級(jí)基本穩(wěn)定型，斷層、褶皺處降為Ⅲ級(jí)圍巖。采礦方法為底盤(pán)漏斗空?qǐng)龇╗2]。

3.1 礦房參數(shù)

礦房走向長(zhǎng)60 m，傾向?qū)?3 m,厚度10.2 m，走向連續(xù)間柱7 m，傾向連續(xù)間柱3 m。采空區(qū)面積1 060 m2，體積10 812 m3，預(yù)計(jì)采出礦量約3.4 萬(wàn)t。

3.2 工程布置

采切工程由溜礦井、聯(lián)絡(luò)道、鑿巖道、底部拉槽、切割天井、鏟運(yùn)機(jī)道、進(jìn)路及漏斗組成。

掘進(jìn)設(shè)備上山到達(dá)礦體，在23號(hào)穿脈掘進(jìn)溜礦井貫通設(shè)備上山。在礦體中掘進(jìn)南北兩條鑿巖道，鑿巖道之間的距離為10 m。在兩條鑿巖道的中間下盤(pán)8 m處掘進(jìn)鏟運(yùn)機(jī)道，在鏟運(yùn)機(jī)道兩側(cè)分別掘進(jìn)出礦進(jìn)路，在進(jìn)路中掘進(jìn)漏斗貫通鑿巖道，并擴(kuò)成喇叭口。在礦房中部掘進(jìn)底部拉槽，在北側(cè)拉槽處掘進(jìn)切割天井。采切巷道不支護(hù)，局部不穩(wěn)定段使用錨網(wǎng)支護(hù)[3]。采場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1 采準(zhǔn)運(yùn)輸巷；2 溜礦井；3 鏟運(yùn)機(jī)上山；4 鏟運(yùn)機(jī)道；5 漏斗；6 拉底；7 聯(lián)絡(luò)道；8 鑿巖天井；9 永久間柱；10 臨時(shí)間柱；11 炮孔

3.3 回采順序

沿傾向由南往北回采，采場(chǎng)從中間往兩邊回采。

3.4 回采工藝

1)采場(chǎng)鑿巖，采用YGZ-90鉆機(jī)在鑿巖道上鉆鑿垂直扇形孔，孔徑65 mm，炮孔排距1.6 m，孔底距1.6 m，切割槽炮孔排距1.2 m，孔底距1.2 m。

2)采場(chǎng)爆破，采用BQF-100型裝藥器裝粉狀硝銨炸藥，塑料導(dǎo)爆索孔內(nèi)傳爆，每孔裝2發(fā)20 m毫秒導(dǎo)爆管雷管，雙回路起爆。以底部拉槽為自由面，礦房分3次爆破，第1次為切割拉槽爆破，第2次為擴(kuò)槽爆破，第3次為采場(chǎng)爆破[4]，根據(jù)巖石碎脹系數(shù)、補(bǔ)償空間與深孔爆破的關(guān)系，爆破補(bǔ)償系數(shù)取50%。

3)采場(chǎng)出礦，采用 WJD-1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，轉(zhuǎn)運(yùn)至采場(chǎng)溜井，經(jīng)振動(dòng)漏斗裝入2 m3礦車(chē)，10 t電機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至中段礦倉(cāng)。

4)礦柱回收，南北方向礦房間的臨時(shí)礦柱厚度3 m,留置目的是爆破下一個(gè)礦房時(shí)，礦石不拋擲到相鄰采空區(qū)。根據(jù)近年房柱法回采的統(tǒng)計(jì)，在相鄰礦房爆破完畢約1個(gè)月后會(huì)自然垮塌，部分可以通過(guò)底部漏斗回收，盤(pán)區(qū)間連續(xù)礦柱不回收。

5)頂板管理及空區(qū)處理，頂板不支護(hù)，封閉采空區(qū)，頂板自然冒落充填空區(qū)[2]。

3.5 采場(chǎng)通風(fēng)

新鮮風(fēng)流由中段采準(zhǔn)運(yùn)輸巷經(jīng)鏟運(yùn)機(jī)上山等巷道進(jìn)入礦房，進(jìn)入采場(chǎng)污風(fēng)經(jīng)南側(cè)采場(chǎng)回風(fēng)天井進(jìn)入上中段回風(fēng)道，由主扇風(fēng)機(jī)抽出地表。

3.6 采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：①中深孔鑿巖工效60 m/臺(tái)班；②鏟運(yùn)機(jī)出礦臺(tái)工效 800 t/臺(tái)班；③平均炸藥單耗0.35 kg/t；④礦房地質(zhì)儲(chǔ)量 4.2萬(wàn)t；⑤出礦統(tǒng)計(jì)量 3.55萬(wàn)t；⑥采礦貧化率15%；⑦采礦回采率84.5%；⑧萬(wàn)噸采切比974.2 m3/萬(wàn)t；⑨礦石中434.2 m3/萬(wàn)t；⑩巖石中540 m3/萬(wàn)t。

4 結(jié) 論

220-23號(hào)緩傾斜采場(chǎng)從2020年9月布置采準(zhǔn)切割，2021年4月爆破出礦，2021年6月出礦完畢，試驗(yàn)取得圓滿(mǎn)成功，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，優(yōu)于房柱法指標(biāo)，目前大新錳礦南部礦段緩傾斜中厚礦體均采用該方法回采。試驗(yàn)證明底盤(pán)漏斗空?qǐng)龇ň哂幸韵绿攸c(diǎn)：①底部結(jié)構(gòu)出礦，有效避免采空區(qū)冒頂傷害的隱患，安全性高；②礦房爆破次數(shù)少，爆破對(duì)頂板的擾動(dòng)較小，可以維持至礦石出完，貧化率可以有效控制，出礦效率高；③可以形成多個(gè)礦房同時(shí)回采，生產(chǎn)能力大；④礦石回采率較高；⑤在構(gòu)造復(fù)雜的采場(chǎng)頂板容易冒頂，可能造成比較大的損失及貧化；⑥采準(zhǔn)切割巖石比高，采礦成本偏高。

該方法有效避免了人員進(jìn)入空區(qū)的隱患，雖然采礦成本較高，但通過(guò)提高礦石回采率，降低了綜合成本。在安全可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性上具有推廣的意義。