預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇ㄔ诮鹋９緫?yīng)用

李姜偉，劉東銳，常明衛(wèi)

(1.嵩縣金牛有限責(zé)任公司，河南 洛陽市 471435；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

0 引言

緩傾斜至傾斜中厚礦體特指礦體角度在 40°以內(nèi)、厚度在 10 m以內(nèi)的礦體，該類礦體由于礦體傾角較小，很難實(shí)現(xiàn)重力運(yùn)搬，采場(chǎng)出礦成本大大增加，同時(shí)，運(yùn)用高效的出礦設(shè)備或出礦結(jié)構(gòu)，會(huì)大大增加采切工程量以及回采周期，進(jìn)而增大了回采成本[1-3]。

嵩縣金牛有限責(zé)任公司是中國(guó)黃金集團(tuán)控股的國(guó)有金屬礦山，牛頭溝礦為其所轄礦區(qū)之一，選廠現(xiàn)生產(chǎn)能力為 1400 t/d，上莊采區(qū)是其所轄的礦石品位較高的采區(qū)之一。上莊礦段目前控制的主要是Ⅰ號(hào)金礦體和Ⅲ號(hào)金礦體，分布于礦區(qū)南東部熊耳山群變安山巖構(gòu)造蝕變帶中。Ⅰ號(hào)金礦體受北西向斷裂構(gòu)造及巖體接觸帶控制，礦體呈似層狀、透鏡狀，平面總體走向約320°，北東傾向、傾角38°；控制走向長(zhǎng)度275 m，礦體最大厚度16.75 m，最小1.17 m，平均8.38 m，平均品位1.84 g/t。緩傾斜礦體由于其自身特殊的礦體賦存狀態(tài)，造成采切工程量大、回采難度高、頂板圍巖塌落、殘礦回采復(fù)雜等一系列難題。針對(duì)緩傾斜礦體的開采，常見的采礦方法為房柱法、全面留礦法、階段礦房法等，存在損失貧化大、采礦效率低、出礦難度大等問題[4-5]。解決采礦中的這些問題，是提高選廠入選品位的關(guān)鍵所在。因此，改進(jìn)采礦工藝實(shí)現(xiàn)高效回采、降低損失貧化十分必要。

1 工程背景

上莊礦區(qū)構(gòu)造形跡比較復(fù)雜，以斷裂構(gòu)造為主，褶皺構(gòu)造發(fā)育較弱。礦體地表和近地表為氧化礦石，向下變?yōu)榛旌系V石和原生礦石。Au-1礦體圍巖為安山巖，近礦圍巖為蝕變巖，局部地段為碎裂巖。大部分地段巖石比較堅(jiān)硬，一般不需要支護(hù)，但在碎裂巖出現(xiàn)的地段需要支護(hù)。礦石較為穩(wěn)固，礦體圍巖堅(jiān)硬，工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

本試驗(yàn)采場(chǎng)位于806～836中段03～02勘探線之間，屬構(gòu)造蝕變巖型，硅化、細(xì)粒黃鐵礦化較強(qiáng)，礦體形態(tài)較穩(wěn)定，無破壞性斷裂；頂?shù)装鍑鷰r中等穩(wěn)固至不穩(wěn)固，f=4～8；礦體平均厚度7.15 m，平均品位1.47 g/t，礦石量68 821 t。頂板圍巖主要是斑巖，結(jié)構(gòu)極為破碎，現(xiàn)有采礦方法存在開采難度大、采礦損失率大及頂板安全風(fēng)險(xiǎn)高等諸多不利因素。

2 預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇?/h2>

預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇ㄊ侵复怪钡V體走向布置礦房、礦柱，礦房分為兩部分回采。首先，對(duì)礦房進(jìn)行預(yù)切頂回采。預(yù)切頂回采是指用類似房柱法淺孔回采上盤頂板，將頂板礦房分為礦房和礦柱，隨著回采工作面的推進(jìn)，用錨網(wǎng)+錨噴支護(hù)采場(chǎng)頂板，采出的礦石用電耙耙至上盤運(yùn)輸巷道，再用扒渣機(jī)裝到礦車上運(yùn)至地表。待上盤頂板回采結(jié)束后，應(yīng)用分段鑿巖階段礦房法回采礦房，采用中深孔落礦+電耙出礦，最后使用扒渣機(jī)裝到礦車運(yùn)至地表。預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇ㄆ拭嬉妶D1。

圖1 預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇ㄆ拭?/p>

2.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

該試驗(yàn)采場(chǎng)礦塊長(zhǎng)度 89 m，階段高度 31 m，礦塊分為兩個(gè)部分進(jìn)行回采。一部分預(yù)切頂采場(chǎng)沿礦體走向布置礦房和礦柱，礦房寬度12 m，礦柱規(guī)格3.0 m × 3.0 m。另外一部分采場(chǎng)沿礦體走向布置礦房和礦柱，將礦房沿傾斜方向分為3個(gè)分層，分層高度分別為9.0，7.3，9.7 m，并在3線、0線、4線分別留有8 m間柱，將試驗(yàn)采場(chǎng)整個(gè)礦房劃分為兩個(gè)分礦房進(jìn)行回采，同時(shí)為保護(hù)836主運(yùn)巷不被破壞，采場(chǎng)頂部留5 m頂柱。

2.2 采準(zhǔn)切割工程

預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)龇ǖ闹饕蓽?zhǔn)工程包括上盤沿脈、上盤（切頂）上山、上盤電耙硐室、行人通風(fēng)井、分層聯(lián)絡(luò)道、切割巷道、切割井、鑿巖道、下盤電耙道、下盤電耙硐室，以及1#、2#、3#溜礦井。行人通風(fēng)井及 1#、2#、3#溜礦井分別布置于采場(chǎng)兩端。預(yù)切頂采場(chǎng)淺孔回采縱投影見圖2。

圖2 預(yù)切頂采場(chǎng)淺孔回采縱投影

預(yù)切頂切割工程采用上盤沿脈+上盤（切頂）上山，上盤沿脈規(guī)格2.2 m × 2.3 m，上盤（切頂）上山規(guī)格為1.5 m × 1.8 m，鑿巖采用YT-28鉆機(jī)，通風(fēng)采用局扇通風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓入式通風(fēng)。

礦房采準(zhǔn)工程指礦塊端部3線、4線已施工的行人通風(fēng)井及聯(lián)絡(luò)道，作為行人、通風(fēng)、上下材料、鉆機(jī)的通道。在礦體下盤5 m位置施工一分層鑿巖道，巷道規(guī)格 2.2 m × 2.3 m，并與 CD3、CD4貫通，平行于一分層鑿巖道5 m處施工出礦巷道，巷道規(guī)格2.2 m × 2.3 m，一分層鑿巖巷道和出礦巷道每隔10 m施工出礦順路，巷道規(guī)格2.0 m × 2.0 m。在二、三分層的礦體下盤施工鑿巖道，巷道規(guī)格2.2 m × 2.3 m，同樣平行于二、三分層鑿巖道2.5 m處施工電耙道1.5 m × 1.6 m，在3線、4線各施工一個(gè)電耙硐室，硐室規(guī)格2.0 m × 2.0 m。在3線、4線各施工一條溜井使其和一、二、三分層貫通，作為二、三分層的出礦通道。采用切割巷道和切割天井聯(lián)合拉槽法進(jìn)行拉槽。切割井規(guī)格1.5 m × 1.6 m，拉槽孔采用平行于切割天井的方式布置，每排3個(gè)炮孔，炮孔長(zhǎng)度與分層高度一致，排間距為1.0 m，孔底距為0.8 m。鑿巖采用YGZ90鑿巖機(jī)，通風(fēng)采用局扇通風(fēng)機(jī)進(jìn)行壓入式通風(fēng)。

2.3 采場(chǎng)切頂

本試驗(yàn)采場(chǎng)先施工上盤沿脈，按照設(shè)計(jì)礦房寬度，垂直于礦體走向每隔 12 m施工上盤（切頂）上山，并最終與836中段貫通，利于通風(fēng)、行人、運(yùn)輸材料和設(shè)備。在上山對(duì)面施工電耙硐室，為防止落石傷人，電耙硐室高于上盤沿脈2 m左右。

2.4 采場(chǎng)回采

預(yù)切頂采場(chǎng)采取前進(jìn)式回采，淺孔落礦。鑿巖時(shí)采用YT28型鉆機(jī)，裝藥采用2#巖石乳化炸藥，人工裝藥，以上盤（切頂）上山為鑿巖工作面和自由面，采用毫秒延期導(dǎo)爆管分段起爆，孔底反向起爆。回采高度為上盤（切頂）上山高度1.8 m左右，由上盤（切頂）上山向采場(chǎng)兩側(cè)推進(jìn)，留 3.0 m ×3.0 m規(guī)格礦柱支撐頂板。最后按照試驗(yàn)采場(chǎng)設(shè)計(jì)邊界控制切頂邊界。在回采工作進(jìn)行的同時(shí)，進(jìn)行錨網(wǎng)+錨噴支護(hù)，錨桿長(zhǎng)度2.0 m，錨網(wǎng)為1.0 m ×2.0 m，噴漿厚度不得小于5 mm。爆破崩落的礦石采用電耙耙至分層溜井，用礦車運(yùn)至地表。

礦房回采是在分層鑿巖巷道中鑿上向扇形中深孔，每排11～13個(gè)孔，排距1.3 m，孔底距1.5～1.8 m，崩礦量 5.0 t左右?；夭晒ぷ鲝那懈钕锏篱_始，自上而下或上分層超前下分層 3～5排進(jìn)行爆破出礦。

表1 試驗(yàn)采場(chǎng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2.5 通風(fēng)及出礦

新鮮風(fēng)流沿806主運(yùn)巷道通過上盤（切頂）沿脈進(jìn)入，沖刷工作面后污風(fēng)經(jīng)上盤（切頂）上山排至836中段回風(fēng)巷道。如果工作面通風(fēng)不能滿足要求，需在836中段CD3和CD4巷道用局扇加強(qiáng)通風(fēng)，通風(fēng)方式為抽出式。

預(yù)切頂采場(chǎng)爆破崩落的礦石采用電耙耙至分層溜井，通過漏斗裝入礦車內(nèi)，最后用礦車運(yùn)至地表。礦房采場(chǎng)崩落的礦石用扒渣機(jī)扒到礦車中，最后用礦車運(yùn)至地表。

2.6 采空區(qū)處理

在礦房回采結(jié)束后，對(duì)礦房的連接通道用漿砌石封閉，再用廢石將礦房充滿。

3 結(jié)論

針對(duì)緩傾斜至傾斜中厚以上礦體回采時(shí)遇到的生產(chǎn)能力小、損失貧化大、頂板易塌落安全性差等問題，開展了預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)霾傻V法試驗(yàn)研究，得到如下結(jié)論。

（1）通過應(yīng)用預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)霾傻V法，采場(chǎng)生產(chǎn)能力有了較大的提高，頂板得到很好的支護(hù)，有效避免了頂板塌落問題，采場(chǎng)的損失率和貧化率也有了明顯的改觀。

（2）預(yù)切頂中深孔分段空?qǐng)霾傻V法為緩傾斜至傾斜中厚以上礦體的開采提供了成功的經(jīng)驗(yàn)，可在類似礦山推廣應(yīng)用。