分段垂直中深孔落矿留矿法在大新锰矿的实践

吴沅声，段志伟， 凌 南

(1.广西锡山矿业有限公司，广西 南宁 530022；2.中信大锰矿业有限责任公司 大新锰矿分公司，广西 大新 532315)

1 地质概况与开采技术条件

广西大新锰矿位于广西大新县境内，矿区为一向东倾斜的复式向斜构造，褶皱强烈，断层繁多，严重破坏了矿层的形态，矿层产状北翼平缓，多为倾斜至缓倾斜矿体，南翼大多为比较集中的急倾斜矿体，全矿矿体倾角由几度至60(°)～80(°)，甚至陡立。矿体总长约5 500 m，宽600～1 400 m，埋深0～300 m。

大新锰矿系大型浅海相沉积型锰矿床，由于长期风化作用而形成浅部氧化带和深部原生带两部分。矿体呈层状，共3层，层位稳定，其间有两层夹层，自下而上称Ⅰ矿层、夹一、Ⅱ矿层、夹二、Ⅲ矿层。整个矿床为近东西走向的向斜构造，向斜西端昂起，昂起端南北两翼连续出露地表，东西长9 km，南北宽2～2.5 km。

矿层赋存在上泥湓统榴江组泥灰岩、钙质泥灰岩、硅质岩等过渡岩相内，属沉积碳酸锰矿床，近地表为氧化锰矿。锰矿层共有3层，锰矿层产状与围岩一致呈层状产出，层位稳定。自上而下为Ⅲ矿层1.49～1.68 m，夹二0.5～1.0 m，Ⅱ矿层1.74～2.69 m，夹一2～10 m，Ⅰ矿层1.52～1.79 m。Ⅲ矿层直接顶板为硅质岩，一般厚0.05～0.3 m，往上为硅质灰岩、泥岩，Ⅰ矿层直接底板为泥质灰岩、夹泥质岩。矿石为碳酸锰矿f=10～15较稳固。Ⅲ矿层顶板、Ⅰ矿层底板f=10～12，属中等稳固。地表为露天开采采场，且允许塌落。

2 采矿方法

南部矿段矿体形态较平稳，+220 m及以上水平的矿体大部分为急倾斜矿体，一般倾角约为75(°)，其间夹二厚0.4～0.5 m，夹一平均厚2.18 m，且该地段地质构造简单、围岩中等稳固、完整性较好。鉴于夹二、夹一厚度较小，宜三层矿脉合采。采矿方法是设计院推荐的分段垂直中深孔落矿留矿法[1]。2008年在+340中段(中段高40 m)开始试验采矿，采用的是漏斗底部结构，电耙出矿方式[2]。2011年+280 m中段开始回采(中段高60 m)。经过10年的应用实践，形成现有的采矿方法。采矿方法如图1所示。

1 中段运输巷；2 人行通风天井；3 凿岩道；4 电耙道；5 漏斗；6 底部拉槽；7切割天井；8装矿溜井

2.1 工程布置

使用ZFY1.4/40/200(LM-200)天井钻机每隔60 m在矿块两侧开凿人行通风天井，使用YT-28钻机分别在人行通风天井对应位置掘进上中下层凿岩道，根据下层凿岩道揭露的矿岩情况和矿体倾角情况布置施工电耙道，掘进漏斗与下层凿岩道贯通，最后在矿房的一侧掘进切割天井及底部拉槽，完成采准切割工程。

2.2 回采工艺

1)采场凿岩爆破：采用YGZ-90凿岩机配FJ-25型台架在分段凿岩平巷内钻凿垂直扇形中深孔，孔径60～65 mm，最小抵抗线1.7 m，孔距1.7～1.8 m。采场爆破使用散装硝铵炸药，采用BQ-100装药器装药，导爆管雷管起爆的毫秒延期挤压爆破[3]，每次爆破2～3排孔。

2)回采顺序：矿块的回采顺序自上而下，单侧推进，上分段超前下分段1～2个爆破步距。

3)采场出矿：每次爆破后，出矿量为一次崩矿量的70%左右，确保下次爆破作业有足够补偿空间，其余矿石暂留采场内支护空区；采用2DPJ-30型电耙将矿石耙至溜井中，将矿石放至本中段运输穿脉使用振动放矿机装至矿车。在斗穿或电耙道内对大块矿石进行二次破碎，确保块度小于600 mm。

4)矿柱回收：矿房顶柱不回收，间柱随矿房后期一起爆破回收3.5 m；底部结构待出矿结束后，将电耙道改造为堑沟结构，铲运机出矿进行局部回收。

5)顶板管理及空区处理：顶板不支护，空区自然冒落或强制崩落顶板充填空区[4]。

2.3 采场通风

新鲜风流由下中段采准运输巷经人行通风天井、联络道进入采场各工作面，污风经采场另一侧的天井进入上中段回风巷道进入主回风道，由主扇风机抽出地表。

2.4 采矿主要技术经济指标

该采矿方法从2008年+340 m中段试验开采至今，已经应用了10余年，分别应用于+380 m中段、+340 m中段、+280 m中段，合计回采了55个矿房，生产约300万t矿石。采矿主要技术经济指标如下：中深孔凿岩台班工效60 m/台班；电耙出矿台班工效280～320 t/台班；炸药综合单耗0.35 kg/t；每米崩矿量5.6 t/m；采矿贫化率15.82%；采矿损失率20.1%；万吨采切比455.6 m3/万吨；矿块生产能力9.2～9.5万t/a。

3 实践结果分析

3.1 优点

1)合理地回收矿房间柱和底部结构，回采率和贫化率基本符合设计要求；

2)切割槽布置在矿房一侧，合理地把矿房回采顺序从设计推荐中间往两侧回采调整为从一侧往另一侧单向回采，减少相邻矿房回采后期联合大爆破的次数，降低了对预留间柱的爆破破坏，尽可能避免了相邻矿房空区串联成片，消除相应的安全隐患；

3)回采作业采取挤压爆破的方式并选取较大的中深孔凿岩参数，取得比较好的爆破效果，有效控制回采过程中空区围岩混入，并降低了爆破器材单耗；

4)使用LM-200型天井钻机钻凿天井，有效地解决了传统人工作业方式施工天井的安全风险和劳动强度；

5)采空区自然崩落围岩充填空区，合理使用间柱支撑矿房，避免井下空区联通成片导致暴露面积过大，确保井下生产安全。

3.2 存在的缺点

1)该采矿方法在地质构造复杂或倾角低于65(°)的采场内易发生顶板冒落，造成比较大的贫化和损失，较为适用倾角65(°)及以上中厚矿体，对产状变化较大的矿体适应性有限[5]；

2)该方法留有必要的矿柱支撑矿房，没办法完全回收，造成一定的资源浪费；

3)此采矿方法采取空场处置采空区，造成顶柱存在一定的冒落且无一定规律，对空区的管控不利。

4 结 语

分段垂直中深孔落矿留矿法在大新锰矿急倾斜中厚矿体开采上取得了不错的成效，但是存在作业机械化程度不高、矿石回收率相对偏低、空区管控有限等问题。随着采矿设备和采矿方法的发展，今后需要加强引进机械设备，提高机械化水平，降低劳动强度并改善环卫条件；同时，合理利用诱导冒落的原理加强对空区的处置和管控，充分回采矿柱提高回采率。