小分段淺孔落礦采礦方法在云南勐糯礦區的應用

玉拾昭

摘要： 云南永昌公司勐糯礦區由于頂板的不穩定，采用空場采礦方法，使頂板暴露面積不太大也易于產生頂板冒落的不安全隱患；采用全面留礦法，采場會留有更多的不規則礦柱而釀成更多的永久損失；由于礦體傾角較緩，采用淺孔留礦法在放礦時，松散的頂板圍巖大量坍塌于礦房礦石中而造成貧化。為避免以上采礦方法的弊端，提出小分段進路回采淺孔落礦采礦方法。小分段進路回采淺孔落礦采礦方法不僅能克服以上采礦方法所帶來的弊端，同時相比其他采礦方法大大增加了采場的生產效率，同時降低了礦石的損失。為相似的礦山提出一種新的開采方案和思路。

Abstract： In Mengnuo mine area of Yongchang Company， Yunnan， due to the instability roof， using openstope method makes the exposed area of roof is not large enough and it is easy to cause the unsafe hidden danger of the roof falling. There will be more irregular pillars and more permanent loss to use overall shrinkage method in the stope. Because the dip angle of orebody is relatively slow， using shallow hole shrinkage method in mining will make the surrounding rock loose in a large collapse and cause the stope ore dilution. In order to avoid the disadvantages of the mining method， the method of small-section approach mining with shallow hole mining is put forward. Small-section approach mining method can overcome the disadvantages brought by the mining method. Compared to other mining methods， it greatly increases the production efficiency of mining field and reduces the loss of ore. A new mining scheme and idea for similar mine are proposed.

關鍵詞： 頂板；采礦方法；礦石貧化；采場

Key words： roof；mining method；ore depletion；stope

中圖分類號：TF041 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）02-0173-03

0 引言

礦產資源在國家經濟的發展中具有非常重要的地位和作用，而采礦方法的正確選取在礦產資源開發的過程中更是關鍵的一步[1]。隨著科技技術快速的發展，在不同領域的科技技術正轉向并應用于采礦方法的研究中，促使了新工藝和新設備的快速發展，使得傳統的采礦方法出現新的變化和進步，而采礦方法的選取是基于實際礦山的地質條件和要求，找出更加可行的采礦方法。在選取采礦方法的過程中，要提倡大膽創新，這是對礦產資源發展規律的深化，也是促進礦山安全可持續發展的重要途徑。

針對不同的礦山，采礦方法選取是否合理直接決定礦塊的生產能力、采切工程量、勞動生產率、礦石的貧化等[2-3]。近幾年來，針對不同礦山的實際情況，涌現出一些新的采礦方法。如侯朝富等[4]對緩傾斜中厚礦體采用傳統的房柱采礦法進行開采而引起地表的沉降，因此采用了點柱式充填采礦方法成功解決了地表較大沉降的問題；肖柏林等[5]應用下向進路式充填采礦方法在毛坪鉛鋅礦中取得了很好的開采效果；謝本賢等[6]利用大直徑深孔采礦方法在銅綠山銅鐵礦的研究開發中被證明是高效、低成本的；王大為等[7]對望兒山礦區淺部受到主觀條件的限制，無法實現鏟運機進路回采，從而研究出上向水平扇形進路電耙出礦回采模式可以很好的解決這一問題；張傳信[8]針對黑色金屬礦山存在的一些問題，提出采用嗣后充填的空場采礦法是解決這些問題的較好途徑；王力群等[9]對焦家金礦采用上向水平分層進路充填采礦法和下向水平分層進路充填采礦法已經無法滿足礦山生產發展的需求，為此研究出進路分步放頂采礦方法從而提高了礦房生產能力與出礦能力。

本次研究主要是基于云南永昌公司勐糯礦區采用空場采礦法、全面留礦法、淺孔留礦法等三種采礦方法進行礦體的回采，出現的一些弊端，而針對這些弊端研究出小分段進路回采淺孔落礦采礦方法，能很好地解決這一問題，同時也能對相似的礦山提出一種新的開采方案和思路。

1 工程地質概況

1.1 礦體特征

云南永昌公司勐糯礦區860坑550m中段-580m中段20-40#線礦體賦存情況：礦體傾角30-50°，平均42°，厚度1-4m，平均2.28m。礦石自然安息角為38°-39°，摩擦角為31°-34°，礦石自然濕度2.85%。礦體呈似層狀、透鏡狀、豆莢狀順層產出，產出狀態與圍巖一致。礦體無論是沿走向還是傾向，具一層為主、多層含礦及尖滅再現。礦體圍巖一般為微晶灰巖、生物碎屑灰巖，夾不規則的細砂巖團塊及千枚巖。頂扳巖性主要為層紋灰巖，其次為含鈣千枚巖、千枚巖；底板主要為生物碎屑灰巖、含鈣石英千枚巖，其次為層紋灰巖及千枚巖。影響頂底板穩固的因素主要取決于巖層的風化程度、斷層發育程度、夾軟弱層等情況。

1.2 選用采礦方法評述

云南永昌鉛鋅勐糯礦區，有多個產狀、形態各異的礦體組成，各礦體的開采技術條件又不盡相同。為此，礦山根據各礦體不同的產狀及形態，主要采用了全面留礦法、淺孔留礦法等兩種采礦方法進行礦體的回采。礦山在幾年的實際過程中根據不同塊段的開采技術條件，選用與之適應的采礦方法，這是可取的，也取得一定的成果。但由于含礦層（礦體）的頂底板及部分含礦層均屬穩定性較差的軟弱巖（礦）層；以及礦體傾角較緩不利因數，給采礦方法的選擇及實施上，帶來諸多困難和不安全因素：

①由于頂板的不穩定，當采用空場采礦方法時，即使暴露面積不太大也易于產生頂板冒落的不安全隱患；

②由于頂板的不穩定，將迫使全面留礦法采場中，留有更多的不規則礦柱而釀成更多的永久損失；

③由于頂板的不穩定，以及礦體傾角較緩，淺孔留礦法在放礦時松散的頂板圍巖大量坍塌于礦房礦石中而造成貧化；

④由于礦體傾角較緩，大部分均小于50°而強行使用淺孔留礦法，放礦時，大量礦石滯留于礦房中。為此本設計，結合礦體產狀及礦石，圍巖的物理機械性質，并針對上述弊端，提出小分段進路回采淺孔落礦采礦方法，將能改善或消除上述弊端。

2 小分段進路回采淺孔落礦采礦方法

2.1 采場布置及構成要數：

采場沿礦體走向布置，長50m，高30m（中段高度），頂柱3m，底柱3m。小分段進路回采淺孔落礦采礦方法如圖1所示。

2.2 采準與切割

2.2.1 電耙上山及人行上山的開拓

如圖1所示，于采場下部運輸巷道中，沿礦體走向按50m間距，沿礦體傾向掘進電耙上山及人行上山直達上中段回風巷道，可做回風用。當采場退采完畢后，人行上山應拆除梯子，改作下一個采場的電耙上山；此時，又于退采方向的50m處開拓新的人行上山補上，即可進行第二個采場的回采工作。

2.2.2 采場回采進路及采場出口的開拓

采場回采進路及采場出口的開拓，是在電耙上山中進行的，其間距為垂高8m，左右拉開，坡度必須保證水平，因此，在施工中要求測量人員用腰線控制水平。如回采進路中用電耙耙礦時，則要求用中線控制方向，以保證耙斗直線運行。如圖1所示，與電耙上山中左右拉開的平巷，一邊是回采進路，另一邊則是采場出口；當采場采完時，采場出口變成下一個采場的回采進路。

2.2.3 切割橫巷、切割小井、切割槽的形成

①切割橫巷的形成。如圖1示，與采礦進路的盡頭垂直礦體走向左右拉開的平巷，分別達礦體的頂底板即成。開鑿切割橫巷的目的，是在其中向上開拓切割小井和鉆鑿切割孔?？紤]550m中段礦體厚度情況，若回采進路巷道將達礦體頂底板，將不開鑿切割橫巷。

②切割小井的形成。切割小井的開拓位置，最好是在回采進路與切割橫巷交點處，向上開拓小井達礦體頂板或上分段底板即可；開拓切割小井的目的，為采場爆破落礦時提供一個可靠的自由面。在不用淺孔落礦的情況下，可以不用開拓切割小井，也不必建立切割槽，可用設計圖中所設計的臺階式回采來完成。

2.3 采場礦石回采

采場礦石的回采方式有兩種，一種是臺階式回采，一種是接桿淺孔落礦。用臺階式回采的工藝程序如下：當回采進路的切割橫巷形成后，即可進行臺階式回采，首先將8m高的小分段均分為三層，下層（相當于回采進路）叫拉底層，中層叫落礦層，上層叫放頂層。

2.3.1 采場拉底

于回采進路盡頭切割橫巷邊部，寬度2m，高度2m的工作空用水平孔掘進，左右至達礦體的頂、底板，除完礦石后；第一次拉底就完成了，以后在這個工作空間中進行向上打眼。若回采進路已完全揭露礦體則不需要切割橫巷，直接可向上直接打眼。

2.3.2 落礦層的落礦

在已形成的拉底層工作空間內，靠近切割槽的邊部，向上打垂直孔兩排，孔深2m，孔距1m，排距1m，直達礦體的頂底板，放炮后，放頂層的落礦便完成；采場中的第二個到臺階形成。以以此類推。

每次放炮以兩排為限，不得多放。每次炮孔放炮后，必須鉆鑿新的炮孔補上，直到采場終結。如果中間放礦層和上部放頂層用接桿淺孔落礦方式落礦，則采場的回采工藝就大大的簡化了；即直達于下部拉底層中向上鉆鑿4m深的接桿淺孔，每次爆破兩排，在鉆鑿兩排補上，以后依次類推。傾向于淺孔落礦方案。

2.4 采場礦石運搬

如圖1示，本采礦方法的特點之一，是當采場中的礦石爆破崩落后，穩定性差的頂板圍（片）巖，亦隨之冒落堆積于采空區中，并依礦塊的自然安息角（約38°-39°）而形成坡面，以后爆破崩落的礦石將沿坡面堆積，采場礦石的運搬，就是把堆積在坡面上的礦石運搬到電耙上山，由電耙耙運裝車，運輸至選廠。其方式有兩種：

2.4.1 電耙運搬方式

電耙運搬就是在回采進路中安裝電耙，將坡面上的礦石，耙運到電耙上山，再裝運出坑。這種方式的最大優點，是工人勞動強度大為改善；其缺點是，需安裝電耙，并要求回采進路必須直線掘進，不得有拐點；另外，耙斗不能直達礦堆耙礦，仍然需要人工將礦石抬運到耙道，耙斗才能耙運。

2.4.2 小手推車人工推運

這種運搬方式的最大缺點，是工人勞動強度較大，但其機動靈活，具有能到達采場任何礦點裝運的優點。結合當地民工的特點，傾向于這種運搬方式。

2.5 采場通風及采空后頂板

2.5.1 采場通風

清風由采場下部運輸坑道經電耙上山，用小型軸流式風機壓入采場；污風或炮煙部分由空區巖塊中的裂隙溢出，大部分由小型軸流式風機壓出采場，經電耙上山上段進入上部回風坑道排出地表。

2.5.2 采場采空后頂板

將隨暴露面的逐步擴大而逐步冒落，待中段采區回采完畢后，將一切通向采區的通道口，用毛石混凝土封閉，禁止人員進入。

2.6 回采過程中的安全

2.6.1 采場生產人員不得進入空區裝運礦石

采場在開始回采時，由于暴露面積不大，頂板圍巖將不會大面積脫落而留有部分空場，當采場爆破崩落礦石時，免不了部分礦石會因為布孔或裝藥不當等原因而飛入空區。為保證安全，防止落石傷人，因此，要禁止一切人員進入空區運搬礦石。而飛入空區中的礦石，待下一個小分段回采時，一起放落回采。再者，隨著不斷回采，暴露面積也不斷擴大，頂板圍巖也不斷地塌落，采場端部將堆積成坡以后爆破崩落的礦石將堆積在坡面上，飛石不再飛入空區?；夭扇藛T在坡面上搬運礦，就安全了。

2.6.2 采場支護

根據礦石及其頂板圍巖穩固性較差的特點，采場的局部支護是非常必要的；所以，當采場局部出現不穩固時，可用鋼架臨時支護，仍可回收重復使用。

2.7 主要技術經濟指標

表1為采場前后淺孔留礦法與小分段進路回采淺孔落礦采礦方法兩種不同采礦方法的主要技術經濟指標對比。從表1可以看出，在采場長度、寬度、高度相等的情況下，小分段進路回采淺孔落礦采礦方法相比淺孔留礦法，采場生產能力由40～50t/日增加到50～70t/日，采切千噸比由16.54m/kt增加到20.85m/kt，增加了21%，而礦石回收率由85%增加到92%，礦石損失率由14%降低到8%。從以上分析可以看出，采場的生產效率經改變采礦方法后，大大提高，同時礦石的回收率大大提高，而礦石的損失率大大降低。

3 結論

由于頂板的不穩定，采用空場采礦方法，使頂板暴露面積不太大也易于產生頂板冒落的不安全隱患；采用全面留礦法，采場會留有更多的不規則礦柱而釀成更多的永久損失。由于礦體傾角較緩，淺孔留礦法在放礦時松散的頂板圍巖大量坍塌于礦房礦石中而造成貧化。針對以上采礦方法的弊端，同時結合礦體產狀及礦石、圍巖的物理機械性質，提出小分段進路回采淺孔落礦采礦方法。小分段進路回采淺孔落礦采礦方法不僅能克服以上采礦方法所帶來的弊端，同時相比其他采礦方法大大增加了采場的生產效率，同時降低了礦石的損失。

參考文獻：

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