广西大新锰矿缓倾斜中厚矿体采矿方法应用

吴沅声

(广西锡山矿业有限公司，广西 南宁 530022)

1 生产实践概况

广西大新锰矿地下开采自1999年开始试采，目前已开采深度为220水平以上。常用采矿方法有3种：①中部倾斜及急倾斜矿体采用垂直扇形中深孔落矿留矿法;②端部倾斜薄矿体采用浅孔留矿法；③西南西北缓倾斜薄矿体采用房柱法。在220中段6号～12号之间赋存有部分倾角为5(°)～28(°)，Ⅰ、夹一、Ⅱ+Ⅲ厚度为8～10.5 m的矿体。上述3种常用采矿方法已不适应回采此区域矿体，需重新选择和试验适合此矿体的采矿方法。

大新锰矿自2018年起在中部220中段10号～12号线之间的缓倾斜中厚矿体进行了试验开采。采矿方法为房柱法，凿岩台车凿岩、扇形中深孔分次爆破、铲运机出矿的机械化配套方式。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ层矿石与夹一、夹二混采。矿块沿走向布置，长度60 m，宽度12 m，矿房厚度9 m，沿走向条形矿柱3 m，间柱6 m。沿走向和倾向方向上均采用后退式回采。试验取得了一些经验，但也暴露了一些问题，主要是顶板围岩过快地冒落，矿石损失率和贫化率超过设计指标，空区顶板冒落对出矿及后续装药爆破造成很大的安全威胁，出矿效率低，综合成本较高。综上所述，该房柱法安全可靠性差，成本较高，不适合大范围的推广应用。故需继续试验其他合适的采矿方法。

2 工程地质条件

采矿方法试验在220中段6号～8号勘探线之间中厚缓倾斜矿体进行。该区域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。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1.5～1.8 m，夹二0.1～0.3 m；Ⅱ矿层1.9～2.7 m，夹一1.5～1.9 m，Ⅰ矿层1.6～1.8 m。矿体向斜由南翼往北延伸，倾角5(°)～25(°)，矿体东西走向，西高东低，倾角5(°)～15(°)。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。Ⅲ矿层顶板、Ⅰ矿层底板f为10。地表为开采露天采场，允许地表塌落。

3 采矿方法

设计采用底盘漏斗法回采[1]，人员和设备在有可靠保护的底盘漏斗下出矿，不再进入或在临近空区出矿。使用台车凿岩，铲运机出矿工艺，封闭空区，顶板自然冒落充填空区。通过采矿方法的合理应用及机械设备的使用，试验出适合本矿山缓倾斜中厚矿体的安全有效的采矿方法。

试验采场为220中段7号勘探线附近的23号缓倾斜采场。采场矿体南北方向倾角19(°)，东西方向倾角5(°)，平均厚19.2 m，矿体围岩为块状结构的坚硬岩体，新鲜或微风化，受地质构造影响，岩层节理裂隙较发育，裂隙微张或局部张开，稍有方解石充填，有少量小型断层等软弱带，落差小于0.5 m，层间结合基本良好，围岩属Ⅱ级基本稳定型，断层、褶皱处降为Ⅲ级围岩。采矿方法为底盘漏斗空场法[2]。

3.1 矿房参数

矿房走向长60 m，倾向宽23 m,厚度10.2 m，走向连续间柱7 m，倾向连续间柱3 m。采空区面积1 060 m2，体积10 812 m3，预计采出矿量约3.4 万t。

3.2 工程布置

采切工程由溜矿井、联络道、凿岩道、底部拉槽、切割天井、铲运机道、进路及漏斗组成。

掘进设备上山到达矿体，在23号穿脉掘进溜矿井贯通设备上山。在矿体中掘进南北两条凿岩道，凿岩道之间的距离为10 m。在两条凿岩道的中间下盘8 m处掘进铲运机道，在铲运机道两侧分别掘进出矿进路，在进路中掘进漏斗贯通凿岩道，并扩成喇叭口。在矿房中部掘进底部拉槽，在北侧拉槽处掘进切割天井。采切巷道不支护，局部不稳定段使用锚网支护[3]。采场结构如图1所示。

1 采准运输巷；2 溜矿井；3 铲运机上山；4 铲运机道；5 漏斗；6 拉底；7 联络道；8 凿岩天井；9 永久间柱；10 临时间柱；11 炮孔

3.3 回采顺序

沿倾向由南往北回采，采场从中间往两边回采。

3.4 回采工艺

1)采场凿岩，采用YGZ-90钻机在凿岩道上钻凿垂直扇形孔，孔径65 mm，炮孔排距1.6 m，孔底距1.6 m，切割槽炮孔排距1.2 m，孔底距1.2 m。

2)采场爆破，采用BQF-100型装药器装粉状硝铵炸药，塑料导爆索孔内传爆，每孔装2发20 m毫秒导爆管雷管，双回路起爆。以底部拉槽为自由面，矿房分3次爆破，第1次为切割拉槽爆破，第2次为扩槽爆破，第3次为采场爆破[4]，根据岩石碎胀系数、补偿空间与深孔爆破的关系，爆破补偿系数取50%。

3)采场出矿，采用 WJD-1电动铲运机出矿，转运至采场溜井，经振动漏斗装入2 m3矿车，10 t电机车转运至中段矿仓。

4)矿柱回收，南北方向矿房间的临时矿柱厚度3 m,留置目的是爆破下一个矿房时，矿石不抛掷到相邻采空区。根据近年房柱法回采的统计，在相邻矿房爆破完毕约1个月后会自然垮塌，部分可以通过底部漏斗回收，盘区间连续矿柱不回收。

5)顶板管理及空区处理，顶板不支护，封闭采空区，顶板自然冒落充填空区[2]。

3.5 采场通风

新鲜风流由中段采准运输巷经铲运机上山等巷道进入矿房，进入采场污风经南侧采场回风天井进入上中段回风道，由主扇风机抽出地表。

3.6 采矿主要技术经济指标

采矿主要技术经济指标：①中深孔凿岩工效60 m/台班；②铲运机出矿台工效 800 t/台班；③平均炸药单耗0.35 kg/t；④矿房地质储量 4.2万t；⑤出矿统计量 3.55万t；⑥采矿贫化率15%；⑦采矿回采率84.5%；⑧万吨采切比974.2 m3/万t；⑨矿石中434.2 m3/万t；⑩岩石中540 m3/万t。

4 结 论

220-23号缓倾斜采场从2020年9月布置采准切割，2021年4月爆破出矿，2021年6月出矿完毕，试验取得圆满成功，各项指标均达到设计指标，优于房柱法指标，目前大新锰矿南部矿段缓倾斜中厚矿体均采用该方法回采。试验证明底盘漏斗空场法具有以下特点：①底部结构出矿，有效避免采空区冒顶伤害的隐患，安全性高；②矿房爆破次数少，爆破对顶板的扰动较小，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矿石回采率较高；⑤在构造复杂的采场顶板容易冒顶，可能造成比较大的损失及贫化；⑥采准切割岩石比高，采矿成本偏高。

该方法有效避免了人员进入空区的隐患，虽然采矿成本较高，但通过提高矿石回采率，降低了综合成本。在安全可靠性和经济合理性上具有推广的意义。