急倾斜矿体控制矿房围岩冒落方法探讨

凌 南

(广西锡山矿业有限公司，广西 南宁 530200)

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220中段12勘探线至16勘探线矿体为急倾斜矿体，矿体倾角为几度至90(°)。矿体总长约730 m，矿体厚度7.3～10.2 m。

大新锰矿矿区220中段12勘探线至16勘探线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2层夹层，自下而上称Ⅰ矿层、夹一、Ⅱ矿层、夹二、Ⅲ矿层。

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：①Ⅲ矿层1.49～1.68 m，夹二0.5～1.0 m，一般0.4～0.5 m；②Ⅱ矿层1.74～2.69 m，夹一2～10 m；③Ⅰ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为10～15，较稳固。Ⅲ矿层顶板、Ⅰ矿层底板f为10，属中等稳固。地表为开采露天采场，允许地表塌落。

2 生产现状

大新锰矿自2016年起在中部220中段对急倾斜中厚矿体进行了开采，中深孔分段崩矿留矿法[1]，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿层矿石与夹一、夹二混采。YP-28钻机凿岩、YGZ-90型钻机在凿岩中段凿垂直向上扇形中深孔、电耙出矿的配套方式。矿块沿走向布置，长度60 m，宽度9.5 m，高度60 m，分3层凿岩道凿垂直向上扇形中深孔，间柱7 m。沿走向采用后退式回采，矿房回采周期约3个月。

在采矿过程中暴露了一些问题，主要是上盘围岩过快地冒落，矿石贫化率超过设计指标。

3 采矿工艺优化

为了减少废石混入率，设计在矿房中间位置增加一个从上分层至顶板的5 m厚间柱，减小采空区面积，延迟采空区围岩冒落。中深孔分段崩矿，漏斗受矿电耙出矿，围岩自然冒落充填空区。通过矿房矿柱的合理布置，延迟采空区围岩冒落，以探索适合本矿山急倾斜中厚矿体的采矿方法。

矿区220中段12勘探线至16勘探线矿体为急倾斜中厚矿体，倾角达70(°)～90(°)，一般倾角约为80(°)，厚7.3～10.2 m，平均厚9.5 m。虽然矿层顶底板的围岩均为稳固性岩石,但顶板围岩裂隙较发育；另外,在小褶皱构造的核部或者断层附近受构造力的影响,岩层节理发育，岩石破碎，易发生塌落。设计主要针对北部矿段的急倾斜中厚矿体，采矿方法为中深孔分段崩矿留矿法。

3.1 工程布置

①在矿房两侧使用反井钻进分别掘进人行天井；②安装溜井振动漏斗；③利用人行天井掘进下中上层凿岩道、切割槽、联络道、探矿穿等；④根据下层凿岩道测量收方再设计电耙道，电耙道离轨面高6 m，确定电耙道位置后，掘进短溜井，安装振动漏斗及格筛；⑤掘进电耙道及漏斗；⑥利用分段法凿进切割天井；⑦用YGZ-90型钻机在凿岩中段凿垂直向上扇形中深孔，再以切割天井为自由面进行中深孔爆破落矿。采场矿块纵投影见图1，矿块剖面见图2。

1 电耙道；2 漏斗；3 凿岩道；4 切割天井；5 人行井；6 矿柱

图2 采场矿块剖面

3.2 回采顺序

沿走向单侧后退式回采。

3.3 回采工艺

1)采场凿岩，采用YGZ-90型钻机在3层凿岩道分别钻凿垂直向上扇形中深孔，孔径65 mm，炮眼排距离1.7 m，孔底距1.7 m；切割槽平行切割天井钻凿垂直向上中深孔，孔径65 mm，炮眼排距离1.2 m，孔底距1.2 m。

2)采场爆破，采用BQF-100型装药器装硝铵粉状炸药[2]，以切割天井为自由面。采用20 m毫秒导爆管雷管引爆，塑料导爆索传爆，双回路起爆，每孔装2发雷管。

3)采场出矿，采用 2JP-30KW电耙出矿，耙至溜矿井，装入2 m3矿车，电机车转运至中段矿仓，经箕斗井提升至地面。

4)矿柱回收，矿房间的矿柱厚度7 m,不回收。矿房上分层中间矿柱5 m厚，留置目的是减小矿房暴露面积，延迟采空区围岩冒落。

5)顶板管理及空区处理：顶板不支护，空区自然冒落充填空区[3]。

3.4 采场通风

新鲜风流由下中段采准运输巷经切割巷道进入矿房，进入采场污风经上中段回风巷道进入主回风道，由主扇风机抽出地表[4]。

3.5 经济指标

采矿主要技术见表1。

表1 采矿主要技术经济指标

4 结 论

该方法具有以下特点：①采切工程量少，设备投入少，采切期短，可快速形成回采，矿房间相对独立，利于配矿；②矿房空区暴露面积小，上盘围岩可以维持至矿石出完，贫化率可以有效控制，出矿效率高；③可以形成多个矿房同时回采，生产能力大；④矿石回采率较低；⑤采准切割岩石比低，采矿成本低。

该方法出矿时人员和设备不进入或临近采空区作业，有效避免了采空区围岩冒落对出矿的影响，对倾角较小的急倾斜中厚矿体回采，值得推广应用。