梁建林

(武钢集团开圣科技有限责任公司鄂州分公司)



某地下矿山采矿方法的更换

梁建林

(武钢集团开圣科技有限责任公司鄂州分公司)

摘要通过科技攻关，使某地下开采矿山由无底柱分段崩落法开采过渡到浅孔留矿法开采，降低了采矿成本，有效地提高了采场回采率和矿山的经济效益。

关键词无底柱分段崩落法浅孔留矿法顶板管理

某矿山露天开采结束后转入地下开采，-74 m 以上-50，-62 m水平均采用无底柱分段崩落法。由于该矿山为薄矿体，且形态复杂，用无底柱分段崩落法开采造成较大的矿石贫化和损失。为此，经分析研究，将无底柱分段崩落法改为浅孔留矿法开采，且过渡平稳、顺利。

1矿床地质及开采技术条件

1.1矿床地质条件

该矿山矿体呈东西走向， -74～-110 m水平的矿体向下萎缩，-110 m以下又逐渐变大，矿体形态复杂、厚度变化较大。

矿体上盘围岩为闪长岩、蚀变闪长岩、矽卡岩(属稳固、较稳固岩类)及高岭土、绿泥石、辉绿岩(属不稳固岩类)，矿体下盘为大理岩(属稳固岩类)。

矿石的稳固性因类型、构造不同各有差异，块状富铁磁铁矿、富铁混合矿属稳固矿石，蜂窝状与松散铁矿石属很不稳固矿石，浸染状贫铁磁铁矿和贫铁混合矿，硬度变化大，属较稳固矿石。

1.2-74 m水平以上采矿方法

该矿山-74 m水平(见图1)以上-50，-62 m水平均采用无底柱分段崩落法开采，回采过的分段都充填了覆盖岩。

图1　-74 m水平开采现状

-74 m水平矿体外布置了运输联络巷道，进风井，溜井及电梯井等；矿体内的采准工程包括沿矿体布置了两条出矿巷道，间隔10 m，长104 m,并在端部开掘了切割天井，同时与回风井贯通；通风联络道上布置了两条溜井。运输联络巷道、沿脉运输巷道、出矿巷道断面为3.6 m×3.3 m；通风巷道断面 2 m×2 m。

在采矿进路中进行中深孔凿岩、爆破、铲装出矿等。中深孔参数：孔径90 mm，每排7孔，边孔角61°，炮孔排距1.8 m。BQF-100装药器装硝铵炸药，采用导爆管、雷管、导爆索复式起爆。

1.3-74～-110 m水平开采条件

(1)进入-74 m及以下水平后，矿体萎缩，-110 m 以下又逐渐变大，形态复杂、厚度变化较大。-74 m水平主矿体长104 m， -86 m水平矿体长86 m，-98 m水平矿体长65 m，-110 m水平矿体长54 m，厚度变化较大，最小厚度5 m，最大达20 m,平均约15 m，倾角80°。按无底柱进路间距10 m，若布置两条进路，矿体太窄，贫化率较大；若布置一条进路，中深孔无法完全控制到矿体，资源回收难度大。

(2)每个水平布置采准巷道，实施中深孔工程，采掘工程量比较大。

(3)无底柱分段崩落法施工技术要求高，操作不规范易引起悬顶和推墙，覆盖岩下放矿，贫化率和损失率较高，矿块的放矿管理要求严格。

2采矿方法的选择

根据矿体产状，选择浅孔留矿法与之前的无底柱分段崩落法进行比较分析。

(1)施工技术条件。无底柱分段崩落法每12 m一个分段，每个分段都要掘运输平巷和切割平巷等，采准工作量较大；浅孔留矿法60 m 一个阶段，只需在阶段顶部留取顶柱，回采结束后放顶处理，平底底部结构及生产工艺简单，底部结构形成后，采场形成快，管理方便，采准工程量较小。

(2)矿石贫化率和回收率。无底柱分段崩落法出矿后期都有覆盖岩混入，贫化逐渐增大，同时也存在着矿石损失；浅孔留矿法凿岩回采，可采出空场内的纯矿，且采场边界可以控制在矿岩接触带，矿石的贫化较小，整个阶段主要留取了顶柱，损失较小。

两种采矿方法的主要经济技术指标分析比较见表1。

表1　采矿方法技术经济指标分析

从表1可看出，在同样的装备技术条件下，浅孔留矿法要优于无底柱分段崩落法。整个矿体变化不是很大，有利于留矿法的矿石回收。

3浅孔留矿法的应用

3.1采矿方法的过渡

根据矿体赋存条件，本着安全可靠、采场布置和回采工艺简单、较低的损失和贫化、尽量利用矿山现有条件的原则，确定采用浅孔留矿法开采。-74 m的采准工程(除切割天井外)已全部施工完毕， -74 m 整个进、回风系统以及放矿溜井在开拓施工时就已经形成，切割拉槽完成。采矿方法的过渡方案：在-74 m水平用浅孔刷掉进路两边的间柱，一次刷掉间柱长度5～10 m，在本水平直接回收进路间柱，然后再实施中深孔爆破，由东向西依次退采，本水平结束后，在-74 m以下水平用浅孔留矿法进行回采。

3.2结构参数

矿块高60 m，长50～75 m，顶柱高5 m，宽度即为矿体厚度，采用平底结构,沿矿体走向布置。

3.3采切工程布置

在矿体外掘进阶段运输巷道、通风联络道、溜井联络道。矿体两端布置人行通风天井，在天井上布置采场人行通风联络道，间距6 m。根据矿体情况均匀布置出矿进路，出矿进路间距10～15 m。进路完工后，再沿矿体走向开掘平底堑沟。

3.4回采工艺

底部结构施工完成后，在沿脉巷道自下而上进行回采，采场作业面单侧梯形布置见图2，采场顶板施工成拱形，有利于顶板稳定，作业面台阶沿风流上升方向，改善通风效果。采用7655型凿岩机打上向炮孔，炮孔与矿体结构方向平行，矿岩坚固性系数f=8～12。爆破参数设计为：炮孔直径40 mm，最小抵抗线0.8 m,炮孔排距1.0～1.2 m,孔距0.8～1.0 m,炮孔为交错排列布置，孔深2.5 m。采用2#岩石炸药，装药系数为0．6，炸药单耗0.25～0.4 kg/t。上盘片帮时采用长钎杆施工。

图2　浅孔留矿法采场布置

回采时在进路中局部出矿，输送出每次崩落矿石的30%左右，矿房内暂留矿石，使工作面保持2.0～2.5m的采矿空间作为排险平场，当矿房回采至顶柱时，再大量出矿。采矿结束后采空区崩落顶柱或用废石充填。

3.5安全技术管理

(1)顶板管理。采场作业面可单侧梯形布置，并施工成拱形，有利于顶板稳定；作业过程中加强监护，两人负责一台钻机，一人作业，一人监护。

(2)合理布置底部结构和出矿进路，矿体较窄的位置，沿矿体形成底部结构，在脉外联络道上布置出矿进路；矿体较宽的位置，在矿体中间布置一穿脉，再在穿脉上布置出矿进路。

(3)合理安排出矿，每次爆破后保证采场有足够的作业空间，矿碴不能输送出过多，每次爆破量的1/3为宜。

(4)采空区处理。提前在顶板上布置放顶孔，采场内大部分矿石运出后，剩余1/5留作垫层，再进行放顶处理。

3.6经济技术指标

两种采矿方法开采的经济技术指标见表2。

表2　两种采矿方法的经济技术指标

注：采用浅孔留矿法开采，采场压矿期间出矿量较小，压矿结束后可大量出矿。

4结语

该矿采用浅孔留矿法，有效地解决了无底柱分段崩落法开采中存在的问题，减少了采准工程量，减少了矿石损失，降低了采矿成本，提高了经济效益。为薄矿体矿山的开采提供了经验。

(收稿日期2015-09-28)

王志东(1987—)，男，助理工程师，364000 福建省龙岩市新罗区。

梁建林(1983—)，男，工程师，435006 湖北省黄石市铁山区铁山大道21号。