桃江锰矿响涛源矿区开采方案探讨

杜奇中，刘荣成，刘明荣

（1．金瑞新材料科技股份有限公司， 湖南 长沙 410012；2．长沙矿山研究院有限责任公司设计中心，湖南 长沙 410012）

1 矿区概况

桃江锰矿响涛源矿区位于扬子地台江南台背斜东南缘，雪峰山弧形隆断带北部转折端和安化－宁乡东西构造带的交汇处。

矿区由四个矿段组成，即木鱼山段、南石冲段、斗笠山段和黑油洞矿段。矿层由数层碳酸锰矿夹微薄层黑色页岩组成，分上、下两层矿，下层矿为主矿层。下层矿在响涛源矿区四个矿段均有分布，层位稳定，厚度一般为0．23～2．44m，平均0．82m，厚度变化系数为58．21%。矿体在垂直方向上赋存部位一致，上下均为含锰灰岩，矿层赋存于含锰灰岩之间。矿区北部即木鱼山段和南石冲段，矿体走向近东西向。木鱼山段倾向南，倾角由浅至深，由陡变缓，地表倾角32°～65°，深部1°～56°，南石冲段总体倾向北，倾角15°～38°，局部存在小的褶皱。走向长1650m，倾向延伸最大2700m，贯穿整个六通公向斜。矿区东部即斗笠山段，矿体走向近南北向，倾向东，走向延长1950m，最大倾向延伸390m。

上层矿主要分布于矿区东部，木鱼山段、南石冲段及斗笠山段均可见，木鱼山段、南石冲段主要分布在10～16线间，走向延长680m，倾向延长1700m，木鱼山段和南石冲段相连；斗笠山段主要分布在33～19线间，走向延长560m。矿层厚度为0．45～0．81m，平均0．63m。矿层产状与下层矿一致。

2 采矿方法选择

目前，国内外对缓倾斜薄矿体的回采一般以削壁充填采矿法、全面采矿法、房柱法为主，其他方法次之［1－5］。

桃江锰矿矿体既有缓倾斜薄矿体，又有倾斜薄矿体，矿石价值不高，地表不允许塌陷，则排除崩落法。

桃江锰矿主要矿体的倾角为0°～65°，为缓倾斜、倾斜矿体，矿体平均厚度为0．82m。桃江锰矿为一开采几十年的老矿山，历史悠久，以前进行过四期的开采，对矿体倾角≥38°的薄矿体一直采用削壁充填采矿法，技术成熟、可靠，工人有经验，采矿技术经济指标较好且能够满足矿山生产能力的要求。因此，不再进行方案对比，仍然采用全面推进削壁充填法。

对矿体倾角≤38°的薄矿体，上下盘围岩较稳固，可以采用的采矿方法有扇型推进削壁充填采矿法（方案1）和长壁式削壁充填采矿法（方案2）。2种采矿方法均采用废石充填采空区，不用提升废石，节约提升成本和年经营费用；能最大限度地降低废石混入率，充填料能有效地支撑围岩使之不发生大面积错动，保证采空区的安全。缺点是矿块生产能力和工效较低，人工运搬矿石时劳动强度大。2种采矿方法的生产指标见表1。

由表1可知，方案1中生产能力、采切比较方案2优，虽然损失率大于方案2，但贫化率与材料消耗均比方案2小，凿岩台效高于方案2。

综上所述，对于矿体倾角≤38°的薄矿体，推荐采用方案1，即采用扇形推进削壁充填采矿法。

3 回采工艺

3．1 扇形推进削壁充填采矿法

表1 采矿方案对比

（1）矿块构成要素。矿房沿矿体走向布置，长度80～100m，斜长55～70m，中段垂高30～50m。不留间柱和顶柱，只留底柱。底柱斜长7～10m，由下中段回收。矿体厚度小于1．8m时，采幅为1．8 m；矿体厚度大于1．8m，则采幅为矿体厚。

（2）采准切割工作。在矿块两侧先掘进上山，上山规格为2．0m×2．0m，由本中段沿脉平巷掘进，与上中段沿脉平巷相通。底板运输平巷规格2．5 m×2．7m，布置在矿体下盘围岩中，距中段沿脉平巷约12～14m。切割巷道规格为2．0m×1．5m，在底柱上部沿矿脉走向掘进，与切割上山相连。放矿漏斗规格1．5m×2．0m，布置在底板运输平巷内，采用反向上掘，与切割巷道连通。电耙绞车硐室长度3．5m，宽度2．2m，布置在切割巷道靠近放矿漏斗上盘侧或者其端部。经计算，矿房采切比为22．89m／kt（101．56m3／kt）。

（3）矿柱回采及采空区处理。矿房采完后，底柱暂时不回收，当回采下中段采场时上采一层，余留3m底柱作为永久矿柱，不再回采。待中段回采结束后，隔一个阶段便可回收矿柱，由于矿体厚度较薄，只需要采取浅孔将底柱进行凿岩爆破，在沿脉外装运爆破的矿石或在原出矿巷道内装运矿石即可完成矿柱回采工作。

采场空区已采用削壁废石充填，坑内掘进废石尽量用于充填采空区，以减少废石运输排放量并起到支护空区的作用。各采场回采结束后应及时封闭、充填，确保安全生产。

3．2 全面推进削壁充填采矿法

（1）矿块构成要素。矿房沿矿体走向布置，长度为80～100m，斜长55～70m，中段垂高30～50 m。回采时留临时底柱。矿体厚度小于1．8m时，采幅为1．8m；矿体厚度大于1．8m，则采幅为矿体厚。

（2）采准切割工作。中段沿脉平巷布置在脉外，沿走向用单一阶段平巷进行采准，顺路上山布置在矿块两侧，从本中段沿脉切割平巷通上中段沿脉切割平巷。放矿漏斗布置在底板运输平巷内，采用双格溜矿井（溜矿、行人通风），溜井上掘见矿起平，沿矿体走向掘切割平巷，在矿块中央或回风侧每隔90m布置一条通风天井上山。经初步计算，矿房采切比为25．07m／kt（105．76m3／kt）。

（3）矿柱回采及采空区处理同扇形推进削壁充填采矿法。

4 结 论

结合桃江锰矿响涛源矿区缓倾斜、倾斜薄矿体的特点和现状，并通过采矿方案对比，确定了对于矿体倾角≥38°的薄矿体，推荐采用全面推进削壁充填采矿法；对于矿体倾角≤38°的薄矿体，则采用扇形推进削壁充填采矿法更为合适。对这两种采矿方法的矿块要素、采准切割、矿柱回采及采空区处理进行合理设计。此采矿方法及相关设计对其他矿山类似矿体的回采具有很好的推广价值。

［1］ 解世俊．金属矿山地下开采［M］．北京：冶金工业出版社，1994．

［2］ 采矿设计手册编辑部．采矿设计手册（矿床开采卷）［M］．北京：中国建筑工业出版社，1987．

［3］ 宋育仁，闫学增．湘西金矿缓倾斜薄矿脉采矿法试验研究［J］．长沙矿山研究院季刊，1992，12（1）：15－21．

［4］ 苏 丹，陈 健，张春鹏，等．缓倾斜薄矿脉混合开采工程实践［J］．采矿技术，2010，10（1）：5－7．

［5］ 范赞军，张 果，肖木恩．倾斜极薄软破矿体壁式削壁崩落采矿法研究［J］．矿业研究与开发，2011，31（3）：4－6，10．