中深孔分段强制崩落法在17号铜镍矿的研究与应用

张洋　李永辉　张新华（新疆亚克斯资源开发股份有限3司　哈密　839000　长沙矿山研究院有限责任公司　长沙　410012）

中深孔分段强制崩落法在17号铜镍矿的研究与应用

张洋①李永辉②张新华①
（①新疆亚克斯资源开发股份有限3司哈密839000②长沙矿山研究院有限责任公司长沙410012）

黄山东铜镍矿17#矿区设计采用浅孔留矿法进行回采，主要回采17#矿体。实际上在17#矿体的上盘还有15#、16#两条矿体，这2条矿体稳固性较差，同时含硅酸镍较高，前期选矿回收率低，因此基本未予回采。随着选矿工艺的改进，势必要回采15#、16#矿体，由于矿体破碎，原有留矿法无法满足回采要求，因此需要其他技术可行、经济合理、安全高效的采矿方法，以此提高资源回收，延长矿区服务年限。

浅孔留矿分段中深孔强制崩落

1　地质概况

15#、16#、17#矿体位于6线至6～3线之间，17#矿体位于16#矿体下盘，15#矿体位于16#矿体上盘，矿体走向SEE、倾向NE、倾角35°～57°（平均约50°）；17#矿体矿脉长50m，厚度6～36m，平均约15m；16#矿体属于厚大矿体长约100m，宽约60m；15#矿体长约140m，平均宽17m。15#、16#矿体含硅酸镍。整个15#、16#、17#矿体760～810中段矿石量546 595 t，其中15#矿体Ni 0.56%、Cu 0.31%，矿石量105 971 t、16#矿体Ni 0.53%、Cu 0.34%，矿石量345 590 t、17#矿体Ni 1.06%、Cu 0.43%，矿石量95 034 t。

2　开采技术条件

810中段以上6～3线15#、16#矿体总矿石量88 600万吨。整个设计范围矿石量为638 600 t，矿石体重3 t/m3，松散系数1.6。矿块中无大的构造发育，矿体之间存在蚀变带，稳固性较差，上下盘围岩属中等稳固。15#、16#矿体不稳固～中等稳固，17#矿体中等稳固。760水平以下存在采空区，空区资料不详实，空区顶板标高约754m，空区高度约16m，空区部分采用废石充填，未接顶，地表允许塌陷。

3　采矿方法选择

根据平剖面图可知15#、16#、17#三个矿体之间有0.5～10m不等的低品位夹石，夹石品位在0.1%～0.25%之间，该部分夹石较破碎，单独回采其中一条矿体，都会影响其他两条矿体的回采，同时中间夹石难以剔除。因此在今后回采过程中将三个矿体综合考虑，三条矿体作为一个矿体考虑，矿体长约70m，矿体厚约100m，倾角40°～50°。属于倾斜厚大不稳固-中等稳固矿体。在采矿方法上三大类采矿方法在技术上均可以实现，各有优缺点。

3.1空场法

根据矿体的赋存情况，可采用大直径深孔、分段空场、分段凿岩阶段空场。这几种方法安全高效。要比目前所采用的浅孔留矿法在安全、效率上要好，但是本质一致，都需要为控制暴露面积、减少贫化，势必都要留下大量的间柱及顶底柱。如采用这类方法，损失率在30%～40%之间，60万多吨矿势必要损失12～24万吨。同时将留下大量的空区，后期再进行空区处理和矿柱回收，存在巨大难度。因此不考虑用空场法进行回采。

3.2充填法

根据矿体的赋存条件，可采盘区机械化、分段空场事后充填法。采用充填法回采在于矿石的贫化损失小。主要的缺点：①采场暴露面积难以控制。由于矿体不太稳固，在回采过程中还是存在顶板管理问题；②充填材料：根据目前矿区的生产现状，无法实现尾砂充填，势必要采用戈壁料或者废石充填，在量上可能难以满足，同时水源紧张也是问题之一；③充填成本高，工艺复杂。在生产过程增加一作业工序，间接提高生产成本，同时充填料将来充填空区，直接增加了成本。因此，综合考虑不予采用充填法。

3.3崩落法

根据矿体的赋存条件，可采用无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、分段中深孔强制崩落法、自然崩落法。无底柱分段崩落法投产快、安全、效率高，主要的问题是空区内的矿石回收，矿体主要赋存在760～810之间，因此需要在760进行大量出矿回收。因此不推荐采用。有底柱分段崩落法：不存在矿石回收的问题，高效、安全，主要问题在于该方法采切比大，一般情况在20m/kt左右。自然崩落法：生产成本低、安全。缺点在于前期的基础研究较多、采准工程及支护量大、投产时间长。分段中深孔强制崩落法：结合了无底柱分段崩落法及有底柱分段崩落法的优点，高效、安全、投产期短，千吨采切比适中，能尽可能的回收崩落矿石。综合各崩落法的优缺点以及矿区的实际生产情况，推荐采用分段中深孔强制崩落法。

4　分段中深孔强制崩落法

4.1主要结构参数

阶段高度50m，分段高度12.5m，凿岩巷道间距15m。垂直矿体走向布置。

4.2采准切割

分段斜坡道、分段沿脉平巷、溜井、凿岩巷道、通风天井、切割巷道和切割井等。在矿体下盘布置分段斜坡道，分为两段，760～772.5分段，785～797.5分段。分段沿脉平巷离矿体15m左右，同时布置一条溜矿井，分段平巷与溜矿井用联络道连接，在分段沿脉平巷中垂直矿体每隔15m布置一条凿岩平巷，上下分段的凿岩平巷对应布置。在矿体的上盘每条凿岩巷道端部布置一条切割横巷和切割天井。

图1　

4.3凿岩爆破

在采场上盘的切割横巷布置平行中深孔，以切割井为自由面，进行爆破拉槽。中深孔凿岩采用YGZ～90型凿岩机进行中深孔施工，孔径一般在55～75mm，在凿岩平巷钻凿上向扇形中深孔，中深孔排距一般在1.2～1.6m，孔底距2.0～2.5m左右。按照从上往下的回采顺序，上分段超前下分段15m，在凿岩平巷钻凿上向扇形中深孔，以切割槽为自由面进行爆破，每次爆破2排，首采分段，每次爆破2排后出50%矿石，剩余矿石作为矿石覆盖层，第二分段每次爆破2排，每次出70%，剩余矿石作为覆盖层，第三分段开始，每次爆破2排，出矿量不大于爆破量。

4.4出矿

每分段爆破崩落矿石采用2m3铲运机进行出矿，将矿石倒入溜井至760中段，再通过铲运机转运至760～710中段溜井，由710中段集中运输。由于760以下基本尖灭，因此在760中段采用堑沟式底部结构回收该分段崩落矿石以及矿石覆盖层。

4.5采场通风

分段中深孔强制崩落法是独头巷道中出矿，通风相对困难，虽然每分段通过回风井和斜坡道贯通，但凿岩巷道较长，可以采用机械通风，在回采进路中，安装局扇和风筒，采用压入式通风，以稀释独头巷道中的粉尘和有害气体。新鲜风流向：通风线路为760中段平巷→斜坡道→回风井→上部中段平巷→8号竖井→地表。

4.6覆盖岩层的形成

前期采用暂留矿石为覆盖层，覆盖层厚度不小于20m，后期随着暴露面积的增大以及开采深度下降，顶板岩石自然冒落形成覆盖层，矿石覆盖层在760中段集中回收。

4.7安全措施

⑴掘进：由于矿体不太稳固，每次进场施工前必须先撬棒问顶，做好撬毛工作，防止浮石冒落砸伤人员。同时760下部存在原有老空区，无空区资料，因此760中段工程在施工时应边探边掘，如遇到有空区，通过掘进的废石加以填充。

⑵通风：每次爆破后，必须进行强制通风，待炮烟符合各项指标后方可开展各项工作。

⑶出矿：由于前期采用预留矿石作为覆盖层，因此在出矿时必须严格按照设计的出矿量进行出矿，严禁超量出矿及进入空区出矿，确保形成均匀、厚度20m覆盖层。

⑷空区处理：由于矿体顶板距离地表较厚，同时为减少放顶费用，采用矿石作为覆盖层，随着开采深度下降，必然形成回采范围面积的空区，为防止顶板冒落产生的冲击波伤害人员、设备。因此在各条进路回采结束后立即采用砖砌墙、混凝土墙或者岩石阻波墙进行封闭。

⑸其他：随着开采深度下降以及回采暴露面积，对形成的空区可能产生的移动范围进行圈定，对上部可能产生影响的工程位置进行标识或封闭，尽可能防止无关人员进入。

5　采准工程布置

采场地点选择资源可信程度高，具有代表性的矿段，经与公司研究决定，将采场布置在760中段6～6～3线之间，主要回采15#、16#、17#三个矿体。

图3　772.5分段工程布置图

表1　采准工程量表

续表1

图2　785分层工程布置图

图4　760中段工程布置图

图5　凿岩巷剖面图

6　空区处理

由于矿体顶板距离地表较厚，为减少放顶费用，前期采用矿石作为覆盖层，随着开采深度下降，必然形成回采范围面积的空区，为防止顶板冒落产生的冲击波伤害人员、设备。因此在各条进路回采结束后立即采用岩石阻波墙进行封闭，确保了生产安全。

表2　

7　结论及建议

通过采用分段中深孔强制崩落法回采6线3条矿体，采场生产能力达到了1 000 t/d，取得了较好的技术经济指标，现场实际生产损失率14%，贫化率18%，凿岩效率45m/台班。分段中深孔强制崩落法具有现场管理施工简单、生产能力大、回采安全等优点，为生产提供了有效保证，延长了矿山服务年限，取得了良好的经济效益和社会效益。目前该方法已在矿区厚大矿体中推广应用。

［1］解世俊.金属矿山地下开采〔M〕.北京：冶金工业出版社，2006.

［2］采矿设计手册编委会.采矿设计手册〔M〕.北京：中国建筑工业出版社，1992.

［3］杨建国，郭建平.分段凿岩阶段矿房法在遂昌金矿难采厚脉金矿段的应用〔J〕.江西有色金属，2003（3）：24～26.

［4］乌鲁木齐有色冶金设计研究院作的“黄山东17号铜镍矿改扩建初步设计”.

收稿：2016-01-20

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.05.018