缓倾斜中厚矿体安全回采和降低损失贫化指标的实践

胡贵如

(桐柏银矿有限责任公司,河南南阳 474750)

缓倾斜中厚矿体安全回采和降低损失贫化指标的实践

胡贵如

(桐柏银矿有限责任公司,河南南阳 474750)

针对桐柏银矿有限责任公司的缓倾斜中厚矿体提出了采用留矿全面法、分区预切顶留矿全面法进行回采,详细介绍了分区预切顶留矿全面法的适宜条件、采准布置、分区及切顶回采作业、安全保障措施和技术经济指标。实践证明该采矿方法具有易于掌握、安全且具有较好的经济效益。

缓倾斜中厚矿体;分区回采;预切顶留矿全面法;安全回采;损失贫化

桐柏银矿有限责任公司是一个已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床。随着生产的不断发展,厚大易采区段采用带底部结构的房柱法,使用中深孔、深孔落矿回采的阶段矿房法回采的矿体逐渐采完,余下的大部分是难采缓倾斜簿至中厚矿体和断层附近矿体。对于矿体厚度在2～7 m,倾角在15°～40°的缓倾斜中厚矿体,在采矿方法的选择、回采工艺、回采顺序、出矿及顶板管理等方面难度均较大,且难以找到较标准的采矿方法和优秀的成功案例。其原因就是:(1)该矿体不适宜高效率的中深孔、深孔回采,而浅孔回采人员必须在空场下进行作业,在暴露面积大的情况下,顶板安全问题影响落矿厚度;(2)采矿、出矿效率低。桐柏银矿有限责任公司在1999年以后的生产实际中,依靠自己的技术力量,经过生产实际的探索,在利用分区回采、预切顶留矿全面法回采缓倾斜中厚矿体方面积累了一些经验,使利用浅孔回采缓倾斜中厚矿体方面取得了较为安全、高效率、低成本满足生产需要的效果[1～4]。下面就分区回采、预切顶留矿全面法的采准布置、回采工艺等方面作一个全面的介绍。

1 矿体开采技术条件

矿体主要分布于W25～E23勘探线之间,-100 m标高之上,出露标高为207～306 m。矿体的厚度在0.42～25.96 m之间,倾角在0°～75°之间。矿体呈透镜状、脉状、似层状产出。该矿十一个矿体均赋存于炭质绢云石英片岩中,除A1号矿体局部顶板为不等粒黑云变粒岩,A1矿体大部分直接顶板为炭质绢云石英片岩,A6-1矿体顶板,A6-2矿体底板为云煌岩外,其余矿体的顶底板均为炭质绢云石英片岩。矿体与围岩界限不清。矿石结构:自行、半自行粒状结构,他形粒状结构。矿石构造:脉状、网脉状构造,角砾状构造,块状构造。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,属于稳固;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2.77 t/m3,松散系数1.71,自然安息角34°～40°,围岩平均体重2.65 t/m3,松散系数1.7。

根据矿体和围岩的赋存特点和开采技术条件,对于矿体厚度在2～7 m,倾角在15°～40°之间的矿体,该矿主要采用留矿全面法、分区预切顶留矿全面法回采。

2 分区回采-预切顶留矿全面法的应用

2.1 矿块的实际布置和构成要素

该矿中段高度35 m,主运输巷都布置在下盘脉内,每隔50 m沿勘探线掘进川脉。基于已有工程及矿体厚度的实际条件,矿块全部沿走向布置,采准回采布置图如图1所示。矿块长50 m,宽度为矿体的厚度,一般为2～7 m。在川脉位置留矿块间柱,一般宽度为8 m,在矿房中间留临时间柱,一般为4～6 m,根据矿体稳固性而定。矿房沿走向长度为42 m,沿倾向长40～65 m。顶柱2 m,为了降低采准工作量和底柱所占矿量,通常在川脉底板以上2 m采用钢材制作假电耙道,高度只有1.8 m,顶柱留2 m,顶底柱合一通常为4～5 m。

图1 采准回采布置图

2.2 采准切割的施工

从上下中段的脉外运输巷沿勘探线,即矿块8 m间柱中间掘川脉运输巷7,沿矿体在8 m间柱中间向上中段掘回风人行天井2,在天井中每隔6～8 m向采场掘联络道3,在川脉内掘上分段高溜井9,在溜井上口掘电耙硐室1,在川脉底板以上1.8～2 m,沿矿体掘切割巷6。采切工程量见表1。

表1 采准切割工程的规格

2.3 分区及切顶回采作业

将矿房分为A、B、C、D及间柱E五个回采区域,依次回采。对于厚度小于3 m的矿体,不切顶,一次回采,对于厚度在6 m左右的矿体,必须先切顶,再分层回采。下面就预切顶回采进行介绍。首先回采A区域,以切巷为自由面,向矿体上下盘片采,片采到位后,沿矿体底板上采2～3 m即停,为下一步分层回采创造条件。压顶回采到顶板,即开始打斜上向孔进行切顶回采,切顶高度控制在2.5 m左右,切顶过程中必须将顶板矿石全部采下,随顶板倾角的变化而改变切顶高度,确保顶板不会破坏,保证顶板的完整性和稳固性。切顶到A、B交界处,第一阶段切顶即结束。采用2PDJ-30kW电耙,0.5 m3耙头将切顶采下的矿石出完后,从A区下部靠近E区开始,呈扇形工作面展开,每次起底2～2.5 m[5],回采到B区至,A区回采即结束。其次回采B区:回采过程及要求和A区一样,区别在于A区不出矿,采用爆力运搬及B区电耙的作用,将采下的矿石临时充填到A区,多余的矿石耙入高溜井,通过溜井出矿,待B区回采结束后,集中出矿。同时注意在B区初期切顶回采时,要协调好垫层高度,为初期切顶创造条件。C区和A区,B区和D区回采过程及要求一样。最后回采区E:根据矿石和顶板的稳固程度,将临时间柱分成若干4×6 m的点柱,点柱之外的矿体,从上到下采用快采快出的方法快速回采结束。

3 回采中采取的安全保证措施

1.切巷施工时,必须在矿体的中间或靠近矿体的底板,严禁破坏矿体的顶板,减少地压向破坏的顶板集中,降低上盘围岩冒落的几率。

2.矿房斜长一般在40～60 m,矿房整体暴露面积很大,将矿房回采分为A、B、C、D、E五个区域,依次回采,可以减少回采时的采场暴露面积,增加顶板的稳固性[6]。

3.电耙硐室布置在矿块间柱内,可以保证作业人员及设备的安全。缓倾斜中厚矿体的倾角不大不小,厚度不小不大,既不能采用矿石的自重自溜出矿,也不能采用大型出矿设备出矿,只能采用电耙出矿。在回采及电耙出矿过程中,块状矿石会沿倾角方向滚动或沿底板滑动,且倾角越大,滚动和滑动越厉害,从而威胁人员和设备的安全。采用电耙硐室侧向布置,可以避免滚动和滑动矿石对电耙的冲击。

4.为保证顶板的安全,切顶回采时采取以下措施:(1)切顶时采用多打眼、少装药、分段起爆,扇形工作面推进,降低爆破对顶板的破坏;(2)人员距顶板较近,人员可以观察或利用撬棍采用敲帮问顶方式,彻底处理顶板的不安定因素,为分层回采创造条件;(3)遇到破碎带、节理裂隙发育地段,可以采用锚杆支护方式进行加固。

5.采用矿房下部存矿,临时支撑顶板,待上部回采出矿结束后,进行高强度集中出矿的方式来推迟、缓解地压的不平衡,引起顶板冒落情况的发生。

4 主要经济技术指标

通过在140 m中段的4640、4642、4138和105 m中段的5129、5636等几十个矿块的实践,表明分区回采、预切顶留矿全面法在回采缓倾斜中厚矿体时具有安全、易于工人掌握、材料消耗少、采切比小、成本低、损失和贫化指标低等很多优点。已成为公司的主要采矿方法。具体技术经济指标见表2。

表2 技术经济指标

5 实际应用结论

1.近十年的生产实际表明,采用分区、预切顶留矿全面法回采缓倾斜中厚矿体是合适的,易于掌握、成本低且安全。

2.同带底部结构的浅孔留矿法、阶段矿房法相比具有采切比小,回采准备时间短,切巷施工就可以供矿,损失贫化低。特别是对矿块的地质资料要求低,只要川脉地质素描作完,就可以施工切巷采准工程。

3.该法适宜矿体倾角变化小,顶板稳固的矿体。对于倾角变化大,特别是下陡上缓,上部耙矿困难的矿体及顶板节理裂隙发育、成层冒落的矿体还有待进一步的研究。

4.上部回采时通风效果不是太好,有待进一步改善。

[1] 周摅诚.金属矿床地下开采[M].长沙:中南工业大学,1986.

[2] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社, 1979.

[3] 陶松霖.凿岩爆破[M].北京:冶金工业出版社,1986.

[4] 宁恩浙.采掘机械[M].北京:冶金工业出版社,1983.

[5] 宁革,马汉涛,张连新.金岭铁矿缓倾斜中厚矿体安全回采实践[J].有色金属(矿山部分),2002,(3):16-17.

[6] 曹洪征,聂胜陆.岩金开采浅眼留矿设计和施工与应用若干技术问题探讨[J].有色金属(矿山部分),2010,(3):1-5.

Practice on Stopping Safety and Reducing the Loss of Dilution Indicators in the Gently Inclined Thick Orebody

HU Gui-ru

(Tongbai Silver Limited Liability Company,Nanyang474750,China)

Due to the gently inclined thick orebody of Tongbai Silver Limited Liability Company,the shrinkagecomprehensive mining and area-round pre-cut top shrinkage stopping method was proposed.The pre-cut top shrinkage-comprehensive mining method of the optimum conditions,mining preparation layout,area and cut the top stopping operations,security measures as well as technical and economic indicators were described detailedly in this study.The practice shows that the proposed mining method has proved easy to learn,safe and has better economic benefits.

gently inclined thick orebody;partition stopping;pre-cut top shrinkage-comprehensive method;mining safety;ore loss and dilution

TD982

A

1003-5540(2010)02-0010-03

胡贵如(1963-),男,工程师,主要从事采矿技术工作。

2010-03-05