夏甸金矿残损矿体开采技术研究

2012-11-17孙书彬

采矿技术 2012年1期

关键词：矿量散体矿房

孙书彬，王祯

（招金矿业股份有限公司夏甸金矿，山东招远市 265418）

夏甸金矿残损矿体开采技术研究

孙书彬，王祯

（招金矿业股份有限公司夏甸金矿，山东招远市 265418）

夏甸金矿为了增加出矿量，充分回采井下有限的黄金资源，对老中段低品位矿石及残余矿体进行了重新评价，并研究出一种安全高效的回采方法，详细介绍了其回采工艺及地压防治措施。该方案的应用成功回收矿量达800万t，创造了巨大的经济与社会效益。

夏甸金矿；残损矿体；卸压开采；诱导冒落；挤压爆破

夏甸金矿七号矿体自2006年以来采用无底柱分段崩落法与干式充填法相结合的开采方法进行回采，随着生产能力的不断扩大，目前回采工作面已经进入20中段充填法采场的影响区域。该部分采场分矿房矿柱两步骤回采，设计用分段上向干式充填法回采矿房、无底柱分段崩落法回采矿柱，目前矿房采空区已经进行了废石充填。为增加井下出矿量，急需回采剩下的矿柱，而由于采场埋深大，采动压力较大，在矿柱部分形成应力集中，岩体稳定性较差，特别在上盘侧高应力区，巷道片帮冒顶严重，个别区段甚至难以掘进成巷，难以形成无底柱分段崩落法正常回采的采准工程，使回采工作无法正常进行，因此急需研究开发一种安全高效的回采方案。

1 采矿方案改进的基本原则

该方案从“三律”（地压活动规律、岩体冒落规律与散体流动规律）适应性的高度进行改进，为达到“四低一高”（低损失、低贫化、低成本、低事故隐患与高生产能力）的开采目标，需坚持以下4条原则。

现用分段高度10m，因2.5＋10.62＝13.12＞10m（分段高度），则表明在空区上方的第一个分段上，实体矿岩的冒落碎胀量不足以填满空区，从而存在陷落危害，不能保障作业安全。为此，在岩性稳定性较差、有陷落危险的部位，在空区上方的第二个分段之上才能保证正常回采的安全条件。

对于没有充填的矿房（空场），空区高度约4.5 m，此时使碎胀量填满空区的冒落拱高度为19.11 m。因19.11＋4.5＝23.61＞2×10m，可见在有陷落危害的部位，在空区上方的第三个分段之上才具备正常生产的安全条件。

（2）避免直接在有可能冒落的不稳围岩体的顶板下作业。在高应力作用下，空区与采准工程的顶板容易掉块，为避免发生掉块伤人事故，稳固性较差的部位需要支护；而对面积较大、有塌落可能的空区，应避免直接在其下作业，以确保生产安全。

（3）卸压开采。在高应力区的矿柱，两侧矿房的边界往往不规整，巷道开掘后边壁矿柱时宽时窄，随时可能与空区打透，再者受采动地压的影响，掘进采准巷道比较困难，在必须掘进的部位，需要先在上分段卸掉支撑压力，卸压后再掘进下分段回采巷道。对下分段已有巷道的修整利用也应在卸压后进行。

（4）利用充填散体进行挤压爆破。临近高应力区难以形成切割工程，需利用相邻矿房的散体充填料进行侧向挤压爆破。在与矿房顶部平齐的回采矿柱的第一个分段，由于散体顶部自然堆积的密度较小，可直接用作挤压爆破。其下分段，散体经爆破震动压实，为恢复其提供足够挤压空间的能力，需要进行松动放出。

2 回采工艺

534－537线－525m分段矿柱内的回采巷道已经开掘3a，开掘时稳定性就较差，目前已经不能进人。如果完全恢复这些巷道，技术难度大、风险过大，从稳定状态分析，仅恢复利用靠近下盘的一段巷道为宜，其余巷道任其塌落，将其负担的回采矿量用诱导冒落法回采。此外，－498m分段为充填法顶柱矿量，受地压活动影响，目前部分矿房的顶板不能用于凿岩，只有依靠布置在间柱的回采巷道崩落矿房顶部矿量。该矿量需采取高端壁出矿方案才能较好回收，为此主要出矿水平设计在－517m水平为宜，即依靠－517m分段的回采进路大量出矿。其上－506m分段仅作为下盘矿量回收分段，在－517 m分段回采后再投入回采，如图1所示。

图1 回采方案示意

2.1 卸压开采

为确保－517m分段采准工程的稳固性，－498 m分段的矿体需全部崩落，形成连续采空区，切断支撑压力，为－517m分段采准工程卸压。换言之，－517m分段需要卸压开采，－498m分段的上盘崩落界线，可作为卸压界线，因此，以－498m分段的上盘崩落界线为准线，将下面矿体分为卸压开采区与诱导冒落区，如图1所示。

个人所得税法修正案草案面向社会征求意见之时，个人所得税改革研究课题组也开始对草案进行研读，并征求了课题组之外多位财税专家的意见，于8月14日形成《关于个人所得税法修正案草案的意见》，并将报告递送给全国人大法工委，同时一一寄送给中央领导和相关部委，以及全国人大常委会全体委员。

在－498m分段，矿房顶板的稳固性能够满足凿岩落矿要求，或稍加支护就能够满足要求的，尽可能用于凿岩、落矿与回采；不能用于凿岩落矿的，要适当加固或加快回采位于矿柱内的采准巷道，使其100%的投入使用，以使矿房上部矿石全部崩落。对于矿房顶板无凿岩条件而相邻矿柱进路又被局部破坏的地点，需要采取支护措施进行维修，以确保落矿质量。在本分段各条进路的退采中，要特别注意崩落上盘侧矿量，尽可能增大卸压范围，以利于下部矿柱的回收。

在－517m分段，需要注意矿柱进路的施工时间与施工质量。在－498m分段的回采工作面退过－488m分段回采边界线、形成完整卸压区后，－517m分段的矿柱进路才能投入开掘。在岩性不稳部位，还需采取相应的支护措施，确保每条进路向上盘至少掘进到高应力区边界。对于不能掘进到位的巷道，在端部打束状炮孔，向两侧矿房充填散体挤压爆破，尽可能多地崩落矿柱矿量，如图2所示。

图2 矿柱崩落回采方案

在－517m分段回采卸压后，再修复利用－525 m水平的矿柱内的回采工程。在卸压开采区内，先在上部回采卸压，后在下部做采准工程。当生产衔接上需要加快下部采准时，也应保持每一分段先在下盘已经卸压的区域内开掘巷道，向上盘掘至高应力区边界即暂停，等上部回采卸压后再掘进到位，以简化支护工作与降低生产成本。

2.2 诱导冒落

在诱导冒落区，利用－535m分段回采空间诱导上部矿柱矿量自然冒落。为增大回采巷道的稳定性，只在矿柱的形心正下方布置回采进路，如图2所示，在矿房的正下方不布置回采进路，以此增大进路的间距。此外，对稳固性较差部位应及时采取支护措施，确保回采进路在整个服务期限内不被地压破坏。

为实现临近高应力区的充填散体的松动放出，需提前回采诱导冒落工程（位于矿房下一分段的矿体），以便在出矿过程中使充填散体得到移动松散。诱导冒落工程回采时，可按下式计算放矿松动范围：

式中：α1，β1——垂直进路方向散体流动参数；

z——分段高度，m；

μ——放矿方式影响系数；

b——进路宽度，m。

夏甸金矿7号矿体的散体流动参数为：α1＝1.5940，β1＝0.1266，分段高度z＝10m，进路宽度b＝2.6m，采用截止品位放矿方式时μ≈0.5，代入上式得B＝9.18m。

由于矿柱宽度一般不超过8m，可见矿柱回采时，两侧矿房在上一个分段水平即可进入出矿松动的范围，使矿房内的散体发生移动便可起到松动散体的作用。对于上盘侧破碎矿石，采用诱导冒落法回采时，在诱导冒落分段要控制出矿，尤其是靠近上盘的部位，放出松散量即可，严禁放出断层泥。

在诱导冒落区尽量将间柱崩散，若炮孔不能施工便立即停止，转入－535m水平施工。在－535m水平进路内施工炮孔，尽量将间柱崩散，若施工不到间柱内便立即停止实行诱导冒落，炮孔要达到充填法矿房底部，放炮时将矿房崩透，使充填料流下，矿柱失去充填料支撑，形成悬臂梁，诱导矿柱进行冒落，－535m水平要进行控制出矿，冒落的矿量在本分段回收的数量，取决于冒落的难易程度；当矿柱矿量随采随冒时，在本分段大量回收；当滞后冒落时，本分段只出松散系数所要求的矿量，到下分段再大量放出冒落矿量。－545m水平施工采准工程时，进路要正对－535m水平进路，在－545m水平可以大量回收冒落矿量。

3 应用效果

该方案的成功应用保证了夏甸金矿20中段以上残损矿体的有效回收，解决了采动压力高、难以形成采准巷道的难题，而且保证了回采工作的安全性，为20中段以下分层矿体的回收创造了前提条件，解决了夏甸金矿生产任务的巨大压力。经过计算，该方案的应用为夏甸金矿回收矿石量达80万t以上，虽然由于诱导冒落方案贫化率相对高一些，按平均品位2g／t，每克收益200元计算，可以为夏甸金矿创造经济效益为32000万元。由此可见，采用该研究方案进行残损矿体的回采带来的经济效益是巨大的，而且回采工作安全性较高，带来的间接经济效益及社会效益更无法用数字直接衡量。