急倾斜矿体多层矿联合开采的实践

陈能海，陈能飞

(广西锡山矿业有限公司，广西 南宁 530022)

1 地质概况与开采技术条件

广西大新锰矿床位于广西大新县下雷镇境内，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，多为倾斜至急倾斜矿体，南翼大多为比较集中的急倾斜矿体，全矿矿体倾角为几度至80(°)，甚至陡立。整个矿区矿体总长约5 500 m，宽600～1 400 m，埋深0～300 m。其中西北部片区矿体倾角为几度至86(°)之间。

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3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。

矿层赋存在上泥盆统榴江组泥灰岩、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0.49～1.68 m，夹二0.5～1.0 m，一般0.4～0.5 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，属中等稳固。地表为开采露天采场，允许地表塌落[1]。

2 生产现状

大新锰矿自2013年至2021年先后在西北部340中段、310中段对急倾斜矿体进行了浅孔留矿法试验开采，实验区域矿体倾角45(°)～85(°)，平均倾角约为50(°)，夹一厚度3～7 m，采用浅孔爆破落矿浅孔留矿法进行试验，Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿分采，Ⅱ、Ⅲ矿与夹二混采，Ⅱ、Ⅲ矿一次采全厚。采用YT-26、YT-28气退式凿岩机凿岩、浅孔爆破落矿、振动放矿、电耙出矿的出矿方式。矿块沿走向布置，采场长度60 m，宽度20～45 m，其中矿房宽度30 m(中对中)，回采跨度20 m，矿房中间留不规则点柱，沿走向底部矿柱宽4 m，间柱3 m。采场沿走向采用后退式回采，先采远处后采近处，倾向方向从下往上推进。

3 存在问题

试验取得了一些经验，也暴露了一些问题，主要是以下几点问题：①断层褶皱地方顶板围岩不稳定,冒落过快；②矿体倾角突然减小后，矿体下沉导致矿石损失率和贫化率超过设计指标；③空区顶板冒落对出矿及后续采矿、装药爆破造成一定的安全威胁；④夹一很薄，采了上层后，下层开采难度加大，对下层开采有很大的安全威胁。

4 采矿方法优化

为了解决开采下层时面临的安全威胁、采空区顶板冒落对人员造成的隐患，为了提高回采率降低贫化率，设计采用上下分层同时起爆、同时推进，即采Ⅱ、Ⅲ矿，同时推进Ⅰ矿。但同时要注意放矿量一定要控制好，不能放得太空，放空后会导致顶板大面积来压，预留矿石支撑顶板压力，下层留出不规则点柱数量多于上层。回采结束后，再同时出矿，上下两层的矿房同时出矿，矿房回采过程中人员只能从人行上山最高的联络道进出，不能从下方联络道出入。

采场采用YT-28气退式凿岩机凿岩、浅孔爆破落矿、振动放矿、电耙出矿的出矿方式，局部锚网支护管理顶板，顶板自然冒落充填空区，局部通风机提供采场新鲜风流。通过采矿方法的合理应用及采矿顺序的同时推进，探索出了适合矿山急倾斜矿体多层矿联合开采的安全可靠的采矿方法。经过多年的实践，现在矿山西北部片区运用此采矿方法已经取得了显著效果[2-3]。

4.1 工程布置

该区域上下相邻中段沿脉运输大巷垂直高差一般在30 m左右，矿体斜长在20～45 m范围，采场是沿着沿脉运输大巷每60 m左右范围划分为一个采场，一个采场视情况分2～3个矿房，在下一水平的沿脉运输大巷上选择合适的位置开平底漏斗，平底漏斗一般选择在顶板围岩较为完好、断层较少的地方，电耙道与主巷平行施工。平底漏斗沿着矿体真倾向方向施工，电耙道沿着矿体走向施工。沿着电耙道方向每间隔20～30 m(中对中)施工一条上山作为人行上山，上山两侧施工联络道，每间隔6 m(中对中)施工一对联络道，联络道深度5 m。当上山及联络道施工完成后，搭设平台，每间隔7 m左右搭设一个平台，相邻两个平台之间梯子左右错位搭设，平台严禁一条龙从上到下。矿房回采时人员只能从最上一个联络道进出，照明线、风水管也从最上联络道接入，采切巷道不支护，局部不稳定段使用锚网支护。采场上下两层结构相同，采场结构和A-A剖面示意如图1～2所示。

1 上水平穿脉巷；2 不规则矿柱；3 人行联络道；4 人行上山；5 间柱；6 底柱；7 下水平穿脉巷；8 电耙道；9 底柱

1 上水平穿脉巷；2 上层矿体；3 上水平沿脉运输巷；4 上层矿体；5 上层拉底工作面；6 下层拉底工作面；7下水平穿脉巷；8 下层电耙道；9 上层电耙道

4.2 回采顺序

回采顺序均采用后退式回采，沿倾向至下而上回采，沿走向以平底漏斗最近，多个矿房时从远到近回采。

4.3 回采工艺

1)采场凿岩

排险到位后，选择合适的站位，采用YT-28气退式凿岩机在拉底帮壁布置平行钻孔，炮孔方位与拉底的夹角在30(°)～60(°)之间，炮眼平行布置，炮孔深度2.5～3 m,孔径38 mm，炮眼排距0.8 m，炮眼间距1.0 m；上下两层矿体均同时布置好炮眼。

2)采场爆破

炮眼孔打完后，矿房先暂停放矿，上下两层矿体炮眼一次爆破，采用2#岩石乳化炸药，20 m毫秒塑料导爆雷管，双药包双回路一次起爆，每孔装4节炸药[4]。

3)采场出矿

采用 2JPB-22、2JPB-30双卷筒电耙出矿，经电耙道转运至平底漏斗，装入2 m3矿车，电机车转运至中段吊车场，由吊车场提升至地面，上下两个分层均控制好出矿量，出矿量不能大于1/3。

4)矿柱回收

每个矿房间的人行上山两侧矿柱厚度3 m左右,矿房之间留连续矿柱均不回收，根据这些年用浅孔留矿法回采的观察统计，在矿房放矿完毕后半个月内会自然垮塌，电耙道两侧的底柱在回采完毕一个采场时立即后退式回收，矿房间连续矿柱不回收。

5)顶板管理及空区处理

顶板一般不支护，局部地点采用锚网支护，空区自然冒落充填空区。

4.4 采场通风

新鲜风流由下中段主巷进入平底漏斗，经人行上山联络道进入矿房，进入采场矿房后污风经上回风联络道进入上中段主回风道，主回风大巷风由主扇风机经过专用回风巷抽出地表。当人行上山不通上中段自然风压不足时，采用11 kW局部通风机通风。

4.5 采矿主要技术经济指标

采矿主要技术经济指标如下：①炸药的平均单耗为0.18 kg/t；②采矿的贫化率为16%；③采矿损失率为23%；④Ⅰ矿采空区平均高度为2.1 m；⑤Ⅱ、Ⅲ矿采空区平均高度为3.5 m；⑥每工班采矿工效为16 t；⑦采切比为140 m/kt。

5 结 论

大新锰矿多年来采用浅孔留矿法开采急倾斜矿体，积累了较好的采矿实践经验，在技术上取得了一些突破，在经济上取得了较好的成果。特别是在多层矿联合开采时，该方法具有以下特点：①Ⅰ矿与Ⅱ、Ⅲ矿分采，贫化率可以有效控制；②浅孔爆破落矿、电耙出矿工艺，预留相同高度位置的矿量，安全性较高；③上下分层同时推进，采矿效率较高；④上下分层同时准备好采切，工程施工有一定的难度，上下分层同时作业，爆破警戒有一定的难度；⑤采准切割布置较少，采切比及采矿成本偏低；⑥该采矿方法适用于急倾斜矿体、急倾斜矿体多层矿联合开采[5]。

该采矿方法在大新锰矿西北部矿区已经推广使用，效益上取得了较好的成果，值得推广应用。