下垄钨矿左拔矿区围岩破碎及矿脉密集采场回采技术研究

何维全，吴贤振，赖长顺，李 春

（1.江西下垄钨业有限公司，江西 大余 341516；2.江西理工大学，江西 赣州 341000；3.赣州有色冶金研究所，江西 赣州 341000）

0 引言

下垄钨矿左拔矿区自1988年8月恢复生产以来，矿区一直使用浅孔留矿法回采。这种采矿方法经过近20年的生产实践检验是可行的，它能满足矿区生产能力的要求。但由于左拔矿区矿体产状复杂，尤其是南组101～107线之间，含脉率高，脉间距小，倾斜方向10m内有矿脉8条，矿脉品位高，矿脉无论在垂向上还是在水平走向上变化较大，矿脉膨胀缩小、尖灭再现、尖灭侧现、分枝复合、分枝尖灭较为频繁，侧幕状、网格状、折线状等也可见，且部分地段受矿区断层、节理等构造相对发育的影响，矿岩局部稳固性相对较差，对本区域的回采工作带来诸多难题。使用现有的浅孔留矿法在回采中存在回采率低、损失大、隔墙变薄失稳、采场贯穿、局部产生地压等诸多难题，还易出现矿岩冒顶、片帮，在生产过程中局部区域采场出现垮塌、出现空硐造成中途停采等现象，给回采工作带来安全隐患。

针对上述问题，作者通过采场结构参数以及回采顺序调整、采场内点柱留设以及强化现场管理，对左拔矿区围岩破碎及矿脉密集采场回采技术进行了现场试验研究。

1 采场结构参数

为保证两采场的隔墙厚度，减少丢脉现象，提高矿脉回收率；防止矿岩冒顶、片帮和生产过程中局部区域采场出现垮塌、出现空硐造成中途停采等现象，对采场结构优化如下：

（1）分、合采单脉间距：矿脉间距3m以内的合采，3m以上的分采。

（2）采场构成要素：采场长度50～90m，回采高度40m，漏斗间距5m（漏斗规格：1.5m×1.5m×4.5m），顶柱3～5m，底柱2.7m，间柱3～5m。对于矿岩中等稳固以上、矿脉连续性较好和矿脉不密集区域的留矿法采场长度以80～90m左右为宜；对于矿岩连续性好，构造相对发育和矿脉相对密集区域的留矿法采场，采场长度可根据具体情况酌情减小［1］。

（3）切割工程：在沿脉巷道下盘顶板，每隔5m向上掘进漏斗颈4.5m后，清理矿石，用木材架设或混凝土浇筑放矿漏斗，在2.7m高的位置向两侧扩喇叭口，拉穿全部漏斗，全面揭露矿脉，形成1.8～2m高的拉底空间。

（4）位于地压活动中心区的采场构成要素应按设计尺寸要求严格施工，保证质量，底柱3～3.5m，顶柱3～5m，斗距5m，其他尺寸依具体情况而定。

（5）沿走向分枝矿脉：在分、合采分界线处于分枝脉内每隔4～6m垂直高度，对称地留不连续的矿柱，如果夹层很稳固，上盘枝脉中也可以不留，矿柱的规格一般为3m×3m（宽×高）；在合采区内，沿走向每隔4～5m布置漏斗，在分采区内，每隔5～6m布置漏斗，两枝脉中的漏斗对称布置；采场一端单脉中布置1个顺路天井（不应穿过脊线），另一端两枝脉中各布置1个顺路天井。

（6）下向分枝矿脉：分枝矿脉之间夹层＜3m时合采，＞3m时分采；一般在分、合采分界线处于分枝脉中，沿走向每隔5～6m对称地留规格为2m×3m矿柱。下向分枝矿脉的天井布置：两枝脉中天井应成对称布置，从主枝脉天井打探矿孔探查副枝脉。当两个天井掘到脊线附近时，互相穿通，再沿主枝脉将天井掘进到上部阶段水平。

2 回采顺序调整

为了改善由于回采引起的应力集中状况，减少岩移威胁，利于采场的回采安全，扭转顺序不合理的局面，根据现场调查情况，对矿区开采顺序作如下调整［2-3］。

（1）中段平面的回采：前进式回采，在同一中段各组脉带的开采中，选取矿脉密集、品位高，处于地压活动中心部位的矿脉为开采起点线，回采工作面向东西两翼推进，采场实行“三强”（强采、强放、强充）回采。比如，南组矿带以103～105线、北组矿带西部以8～10线、东部以3～5线开始进行回采为宜，然后分别向东西两端推进。

（2）中段间的回采：上中段先于下中段，上、下中段间应协调回采。当同时回采一条矿脉时，上中段的回采超前下中段的水平距离应不小于100m，以利安全生产和对岩移下沉量的限制。

（3）脉间回采：上盘先于下盘，下盘采场的回采宜错开上盘采场回采引起的岩移峰值期，一般要求同向水平距离不小于50m。

（4）南北脉组的回采：北组先于南组，为尽量缩短生产作业线，要求北组超前南组1～2个中段。

3 采场内点柱留取

采场内点柱的留设有利于采场两帮的稳定性。但点柱的稳定性并非与其长度和宽度大小成正比，在同样的原岩应力条件和环境条件下，短的矩形点柱往往比长的条带状间柱有着更长的稳定时间和更大的直立高度。研究结果表明：当点柱长宽比为1.5～2时，矿柱为最稳定［4］。因此，在点柱的留取方面将采用短的矩形矿柱，且矿柱长宽比为1.5～2。矩形点柱的布置形式在各矿块不尽相同，主要有下列两种形式。

（1）规则网格状矩形矿柱。矿房矿柱呈房柱间隔成行布置，为房、柱组合，在设计时标明留取地点，若同时上采的两采场对应处也要留取，以增加采场隔墙的稳定，减少二次贫化和岩移的发生。

（2）不规则布置矩形矿柱。针对矿山具体情况不同，在回采矿房时根据具体情况，在采场可能出现片帮地段，矿柱呈不规则的跳跃式布置。以增强局部不稳固围岩的稳定。

采场结构及点柱留设见图1。

图1 采场结构及点柱留设

4 采场现场管理

对矿脉相隔较近、围岩破碎的采场进行了重点跟踪，并加强设计、施工、生产以及安全技术的管理。

（1）回采前制定采场回采安全技术措施。上掘过程中，要求作业人员加强顶板及两帮的松石管理，特别应防止上盘围岩对作业人员造成伤害，采场掌子面不能过高，要严格控制在1.8m。回采过程中要减少对上盘围岩的破坏，采幅控制在1.0～1.1m之间。采用合理的炮孔布置形式，炮眼间距控制在0.6m内，在采场可能出现片帮地段要采取安全技术措施，以防采场片帮。

（2）南组101～107线之间矿脉密度大。矿脉无论在垂向上还是在水平走向上变化较大，矿脉膨胀缩小、尖灭再现、尖灭侧现、分枝复合、分枝尖灭较为频繁，侧幕状、网格状、折线状等也可见。如2009年布置的南组236中段103西副至101线V205、V206、V207和今年布置的南组186中段105～107线V205、V206、V207采场正在此范围，鉴于这种情况，对这几个采场要求尽可能地保持同一高度上采，上盘先于下盘的回采顺序进行安排，由于矿脉相隔较近，V205、206两采场东头相隔仅1m，两采场采用东头合采、西头分采的裤裆形式布置，并在两采场分合处及V207采场对应位置每上升10m留矩形矿柱（选取矿房对应位置留矿柱，可更好地起到支撑围岩的作用，增加采场隔墙的稳定，减少二次贫化和岩移的发生）。为保证采场的隔墙厚度，V205采场矿脉摆在下盘，V206、V207两采场矿脉摆在上盘。因V205、V206、V207相隔较近，回采后空场大，为减少岩移的发生，采取了“三强”措施（即强采、强放、强充）。由于V205、V206两采场为合采，矿量比V207采场矿量多，为保证这3个采场均等上采，劳力便于管理，组织了综合加强台班施工。通过坑口管理人员和台班作业人员的共同努力，南组236中段103西副至101线的V205、V206、V207和186中段105～107线V205、V206、V207 3个采场，以及今年9月结束的186中段107～109线V205、V206两采场都已顺利回采结束。

5 结语

（1）结合矿山实际，针对性地调整采场结构参数及回采顺序、合理地留设采场内点柱，能安全地回收围岩破碎及矿脉密集型资源。

（2）目前虽解决了回采率低和回采中存在的隔墙变薄失稳、采场贯穿、矿岩冒顶、片帮、垮塌、中途停采等问题，并使损失率大大减少。但还存在采幅宽的采场在上采中大块多，采场结束后造成大石卡死漏斗，使部分矿石难于回收，建议可采用无底柱装矿机装矿的浅孔留矿法。

［1］解世俊.金属矿床地下开采［M］.北京：冶金工业出版社，1979.

［2］蔡美峰，何满潮，刘东燕.岩石力学与工程［M］.北京：科学出版社，2002.

［3］吴贤振，王晓军，赵 奎.基于3D-σ数值模拟的某钨矿地压活动区资源回收方案研究［J］.中国钨业，2008，23（3）：7-9.

［4］李成生，胡菊南.矩形矿柱及其岩石力学评价［J］.有色金属，1989，（4）：10-13.