缓倾斜极薄矿体采矿方法对比分析

郭燕忠

(厦门紫金工程设计有限公司)



缓倾斜极薄矿体采矿方法对比分析

郭燕忠

(厦门紫金工程设计有限公司)

摘要缓倾斜极薄矿体厚度一般不足1.5 m，采场作业空间有限，回采难度较大。结合某钨矿山实际开采技术条件，提出了中深孔全面采矿法和削壁充填法2种可行的采矿方法，并进行了对比分析，对于高效开采缓倾斜极薄矿体有一定的参考价值。

关键词缓倾斜极薄矿体中深孔全面采矿法削壁充填法对比分析

某钨矿属喷流沉积-变质改造复合成因矿床，工业类型属层状矽卡岩型白钨矿。矿体呈层状-似层状-透镜状-豆荚状产出，控制长1 200 m，宽700 m，总体倾向SE，倾角2°～8°，矿体厚0.65～1.50 m，平均1.20 m，为缓倾斜极薄矿体。矿床为基岩网状风化裂隙含水层充水矿床，矿区水文地质边界条件清楚，周边无地表水体，主要充水含水层富水程度弱，矿坑除有个别近地表部分沿裂隙有少量滴水外，大部分为干燥区，深部岩石完整坚硬，无滴水和渗水现象，水文地质条件简单。矿体(层)顶底板岩石主要由石英电气石岩、二云斜长片麻岩、石英二云片岩等组成，岩石节理、裂隙均不发育，风化蚀变程度低，物理性能良好。矿床工程地质条件属以坚硬—半坚硬层状岩类为主的简单类型层状矿床。井下矿体厚度一般不足1.5 m，采场作业空间有限，回采难度较大。针对该矿山实际开采技术条件，本研究提出中深孔全面采矿法和削壁充填法2种可行的采矿方法，并对其进行对比分析。

1采矿方法

1.1中深孔全面采矿法

(1)矿块布置。采区内沿走向每160 m×80 m划分1个矿块，矿块内每隔15 m划分1个独立回采矿房，矿房之间留设2 m永久矿柱(图1)。

(2)采准切割。主要采切工程包括矿房切割上山、采场回风巷道、采场运输巷道等。自采场运输巷道向矿房掘切割上山，与采场回风巷道贯通，采切比133.13 m3/kt。

(3)回采出矿。矿块内以矿房(宽15 m)为单位独立回采，每个矿房布置1条切割上山，断面尺寸2.5 m×2.5 m，需掘进部分底板废石，切割上山施工完成后，首先用浅孔切采切割上山两侧矿脉，切采后切割上山变成“T”型受矿沟槽[1]，然后采用中深孔定向抛掷爆破法将矿石抛掷到受矿沟槽[2]，沟槽内爆落矿石采用电耙耙运至采场下部运输巷道，最后采用铲运机配合汽车搬运，采场生产能力70 t/d。

图1　中深孔全面采矿法布置(单位：m)

(4)采场通风。新鲜风流由采场主运输道通过采场运输巷进入采场，冲刷工作面，污风由矿房切割上山排至回风巷道。

(5)顶板管理。矿房之间留设2 m矿柱作为永久矿柱支撑顶板，同时及时封闭采空区。回采工作面主要为“T”型受矿沟槽，其顶板暴露面积较小，暴露时间短，一般不支护，局部破碎地段采用锚杆、锚网等进行临时支护。

1.2削壁充填法

(1)矿块布置。采区内沿走向每160 m×80 m划分1个矿块，矿块间留设2 m隔离间柱(图2)。

(2)采准切割。主要采切工程包括采场运输巷道、回风巷道和切割上山等。自采场运输巷道向矿房掘切割上山，与采场回风巷道贯通，采切比54.8 m3/kt。

(3)回采出矿。从切割上山开始沿走向连续后退回采，矿岩分次爆破，首先削底板围岩后落矿，即采用定向抛掷爆破法将底板围岩抛掷至采空区，底板残留废石可采用铲运机辅助清理至空区充填；然后采用松动爆破法落矿。采矿、削壁均采用浅孔爆破，爆落矿石采用铲运机配合汽车搬运，采场生产能力50 t/d。

图2　削壁充填法布置(单位：m)

(4)削壁量。削壁厚度按下式[3-4]计算：

式中，B为削壁厚度，m；A为矿脉厚度，取1.2 m；Kc为采空区充填系数，取0.85；Kp为岩石松散系数，取1.6。

据上式计算出的削壁厚度1.4 m，矿体平均厚度1.2 m，则削壁充填法平均采幅2.6 m。

(5)削壁抛掷爆破。抛掷爆破的目的是将爆破削下的底板围岩最大限度地抛掷到已采的空区进行充填，并按矿层推进要求接顶，且不允许将矿石随抛掷围岩抛至充填体内。抛掷充填的效果与炮孔排列、爆破参数、起爆顺序、抛掷方向等密切相关[4]。参考类似矿山的相关指标，削壁抛掷爆破技术的抛掷率可达到80%～90%。

(6)采场通风。新鲜风流由采区主运输道通过采场运输巷进入采场，冲刷工作面，污风由采场切割上山排至回风巷道。

(7)顶板管理。采用削壁废石充填采空区支撑采空区顶板，回采工作面控顶距一般为3.5～4 m，顶板暴露面积较小，暴露时间短，一般不支护，局部破碎地段采用锚杆、锚网等进行临时支护。

2对比分析

中深孔全面采矿法和削壁充填法的主要技术指标对比见表1。

表1　2种采矿方法主要技术指标对比

3结语

针对某钨矿山开采厚度小于1.5 m的缓倾斜极薄矿体，对中深孔全面采矿法和削壁充填法进行了详细的对比分析。结果表明，该2类采矿方法的关键步骤均为抛掷爆破，中深孔全面采矿法采用抛掷爆破，人员仅在切割上山内作业，安全性高，劳动强度低；而削壁充填法采用抛掷爆破实现了矿石和削壁废石的分离，简化了生产工序，提高了采场的生产能力，可见，若能有效控制抛掷爆破，该2类方法均可较好地应用于开采缓倾斜极薄矿体。

参考文献

[1]王宁.缓倾斜极薄矿脉采场结构参数和回采顺序优化研究[J].金属矿山，1999(2)：12-15.

[2]周旭.缓倾斜极薄矿脉采矿工艺[J].现代矿业，2015(3)：15-19.

[3]张富民.采矿设计手册：矿床开采卷[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[4]常荣凤，景宏祥.削壁充填采矿法在金渠金矿的试验与应用[J].黄金，2009(8)：27-30.

(收稿日期2016-03-28)

郭燕忠(1984—)，男，工程师，361006 福建省厦门市湖里区翔云三路128号。