降低阶段矿房法采矿损失和贫化指标的实践

胡贵如

(桐柏银矿有限责任公司, 河南南阳市 474735)

降低阶段矿房法采矿损失和贫化指标的实践

胡贵如

(桐柏银矿有限责任公司, 河南南阳市 474735)

针对距地表较近的厚大矿体采用中央天井水平深孔阶段矿房法回采时,易造成地表塌陷、损失贫化指标偏高的难题,通过对矿块结构参数和回采工艺的优化和改进,采用预切顶、沿矿体底板布置中深孔斜井,并使用中深孔爆破回采的方法,改善采矿技术经济指标,取得损失率减少 16.3个百分点、贫化率降低 9个百分点的良好效果。

阶段矿房法;预切顶;中深孔崩矿;损失贫化管理

桐柏银矿有限责任公司是一个有二十多年开采历史的以银为主,伴生铅锌的大型独立银矿山企业,早已形成处理量达 800t/d的采选综合生产能力和处理量达 35t/d的湿法冶炼生产能力。该矿矿床工业类型属中低温热液裂隙充填交代成矿,矿体受岩层和层间挤压破碎带的双重控制。矿体主要分布于W25～E23之间,-100m标高之上,出露标高为207～306m,矿体与围岩无明显界限,沿层间挤压破碎带呈不规则的似层状、脉状、透镜状产出,沿倾向及走向具有膨缩、分枝复合、尖灭再现等特征。如何对该矿现有的矿产资源进行合理开采和利用、降低矿床开采中损失率和贫化率、防止浪费和破坏、保护资源和环境、走可持续发展的道路,是目前亟待解决的问题。

1 采矿方法存在的主要问题

主要工业矿体赋存于北西向层间挤压破碎带中,矿石的硬度系数 f=6～13,平均 f=8,属于中等稳固;顶板围岩 f=10～15,稳固;因顶板和矿石都属炭质绢云石英片岩,常常随着矿体厚度的增大炭质绢云石英片岩中的含碳量亦增大,硬度系数及稳固程度降低,有些地段稳固性极差。另外距断层近的部分矿体厚大,顶板及矿体受断层的影响,稳固性降低,甚至极差。底板围岩 f=8～14,属中等稳固。矿体平均体重为 2.77t/m3,松散系数为 1.71,自然安息角为 34°～40°。围岩平均体重为 2.65t/m3,松散系数为 1.7。

A1主矿体在 w10～w18勘探线,175m标高以上的区段,矿体倾角 ＞70°,矿体厚度 ＞18m,主要采用阶段矿房法回采(见图1),深孔落矿,电耙溜井出矿。这种采矿方法具有采场生产能力大、回采速度快、采矿成本低、工艺易于掌握、回采作业安全等显著特点,在矿山生产初期,三级矿量不平衡、供矿不足的情况下,对生产起到过积极的作用。但该法也存在着一些缺点:如矿体距地表较近(＜35m),因一次爆破药量大,造成顶板易破坏,出矿过程中地表塌陷,废石混入;间柱回收困难,甚至间柱两侧都有地表塌陷的废石混入,造成不能回收,完全损失;凿岩天井布置在矿房中央不够合理,第一、第二层凿岩硐室容易塌落;深孔施工质量不理想,部分设计孔施工不到位,引起大块率增加,特别是下盘深孔施工不到位,除本层不到位部分矿石采不下来外,还影响以上各层相应部位的矿石回采,造成一次、特别是二次损失和贫化指标居高不下。为了确保矿房上盘不破坏,地表不塌陷,大幅度降低损失和贫化率指标,该矿从 1996年开始,对水平深孔落矿阶段矿房法的结构参数及回采工艺进行了系统的优化和改进,并在210m中段的 2112矿块、175m中段的 3113、3114矿块进行了试验和推广,到目前为止,取得了良好的经济技术指标,为阶段矿房法在该矿的应用积累了宝贵的经验。

图1 原采场结构

2 浅孔切顶扇形中深孔回采的阶段矿房法

2.1 采准切割

矿块的地质条件及实际布置与构成要素和水平深孔落矿的阶段矿房法一样(见图2),其差异在于矿房内不布置中央凿岩天井和凿岩硐室,而是在矿房两侧沿矿体底板和底板倾角一致布置中深孔凿岩斜井;为了降低底板矿石的损失,中深孔凿岩斜井一半高度要布置在下盘围岩内;为了降低中深孔的凿岩深度,提高凿岩效率,凿岩斜井间距控制在 20m。在人行通风天井内,按设计标高向浅孔留矿法矿房内掘联络巷。采准切割工程规格见表1。

图2 改进后的采场

表1 采准切割工程的规格

2.2 回采作业

(1)浅孔切顶回采。在完成切割工程后,采用7655型钻机凿岩,倒阶梯式顺序将矿体上盘 3～4m厚,长 42m的顶部矿体按浅孔留矿法的形式全部切采下。切顶过程中要控制电耙出矿和采场空间高度的协调,保持适度的采场空间高度。切顶采下来的矿石出到耙道上水平,以保护深孔爆破冲击波对电耙道的冲击,此出矿工作完成后,即可进行中深孔回采。

(2)扇形中深孔回采、出矿。凿岩使用 YGZ-90型凿岩机配雪橇式圆盘钻架钻凿垂直扇形中深孔。孔径 54～80mm,水平深孔沿矿体底板线以上0.25m向上按 3°～5°施工,垂直深孔及其它大角度深孔的孔底距切顶空区保持 0.6～0.8m的距离。凿岩参数为:最小抵抗线 1.2m,炮孔密集系数孔底为 1.67、孔口为 0.35。回采时两个凿岩斜井内的同排中深孔同段同时起爆,为了降低爆破冲击波对耙道及顶板的破坏和为后续爆破提供补偿空间,第一、第二次爆破每次分段爆 3～5排中深孔,以后每次分段爆破 5～10排中深孔。爆破材料采用 2#岩石炸药。爆破网络为电雷管引爆分段导爆管与孔内的导爆索复式反向起爆网络。出矿采用 2PDJ-30KW电耙,0.5m3耙头出矿。

2.3 主要经济技术指标对比

通过改进和优化,对回采距地表较近,顶板易于破坏的厚大矿体取得了良好的效果。在相同地质条件下,改进方案多项指标都有较大改进,其技术经济指标对比见表2。改进一个矿块就可以多回收 4000 t以上矿石,在此区域 7个矿块可以多回收矿石30000t,由此可见改进后所获得的经济效益是十分显著的。

表2 改进前后技术经济指标对比

3 结 论

(1)改进后的方案在 3114矿块的应用表明,此方案在技术上是可行的,在经济上也是合理的。

(2)改进方案不但有效降低了矿房的损失和贫化指标,而且为矿柱的回采创造了条件,必将有效降低矿柱回采的损失和贫化指标。

(3)因改进方案采下矿石的大块率低,改善了耙道的出矿条件,提高了矿块的生产能力,降低了二次破碎的炸药消耗。

(4)改进方案切顶回采爆破震动小,保护了顶板的安全,防止了地表的塌陷,为雨季矿山生产安全和顶底柱及间柱的回采创造了有利条件。

(5)改进方案也存在着切顶速度慢,采切比高的缺陷,有待进一步改善。

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2010-04-23)

胡贵如(1963-),男,河南南阳人,工程师,主要从事矿山技术工作,Email:hgr8763@163.com。