中深孔浅孔分段留矿法在广西大新锰矿的实践

雷杰添

(广西锡山矿业有限公司,广西南宁 530022)

0 前言

矿山采矿方法影响着生产成本的高低、人员和设备的安全,决定着采矿损失率、矿石贫化率等矿山关键经济技术指标的高低。

广西大新锰矿位于广西壮族自治区大新县下雷镇境内,于1958年发现,并由地方组织开采,1963年进行改建,1985年进行30万t/a采、选工程扩建,1992年建成投产[1]。2006年采用单一的平峒开拓方式进行了420 m中段、380 m中段、340 m中段矿块的试采。其中340 m中段属于中信大锰大新分公司60万t/a地采项目试采阶段,340-13号矿块便是采用由中冶长天国际设计院设计的中深孔留矿法回采,取代了原来的浅孔留矿法开采[2～3]。在几年的生产实践过程中,大新锰矿对原方案进行了多次改进和完善,逐渐摸索出了一套适合自身特点的变型采矿方案,取得了良好的经济和社会效益。

1 原采矿方案

1.1 采场构成要素

阶段运输巷道在脉外开拓,然后每隔60 m左右垂直矿体走向掘进一条探矿穿脉巷道。采场沿矿体走向布置,长度一般60 m左右,采场高度与中段高度一致,采场宽度与矿体厚度一致,一般为 8～10 m,顶柱高4 m,间柱宽8 m,底柱高2 m,采场结构见图1。

图1 大新锰矿中深孔留矿法采场基本结构

1.2 采切工程布置

采切工程主要包括天井、电耙道及放矿漏斗等,其工程量见表1。采场两侧天井沿脉掘进,与上下中段连通,天井间距即为一个采场的长度,断面为2 m×2 m；在天井内垂直方向距轨面6 m及20 m沿矿体向两侧对称掘进联络道,以便采矿人员及设备进出；通过第一层联络道及第二层联络道在矿体重心位置沿矿体走向分别凿切割平巷和凿岩中段,用作中深孔凿岩空间；在穿脉Ⅰ矿层内及距轨面6 m位置凿电耙道及电耙硐室,并在电耙道内每隔6～7 m凿通切割平巷作为放矿漏斗,规格为2 m×2 m；在漏斗内沿垂直矿体走向在穿脉内天井的另一侧斜向电耙道凿一溜井,规格为2 m×2 m,并在底部用混凝土浇灌成振动漏斗,提高出矿效率。

表1 采场采切工程量统计

1.3 回采工作

一般在采场西端切割平巷及凿岩中段内凿切割天井,凿岩机械选用 YGZ90型凿岩机分别在切割平巷及凿岩中段凿垂直向上扇形中深孔。在整个采场凿完中深孔后,利用切割天井为自由面进行中深孔爆破,形成采场切割槽后,根据工作面及人员组织等情况,1次4～6排后退爆破落矿。中深孔爆破采用乳化炸药、导爆管雷管起爆的毫秒延期挤压爆破。爆破完成后,采场采用机械方式进行通风,新鲜风流由穿脉经天井联络道进入工作面,污风通过另一侧天井进入上部中段排至峒外。每次爆破完后均可大量出矿,一般出一次崩矿量的1/2左右,便可进行下次爆破作业。矿石从放矿漏斗自溜到电耙道后,利用电耙将矿石耙到溜井里,再用矿车在振动漏斗下面装矿,由牵引机车运出峒外矿场。

矿柱回采待采场回采结束后,在天井能够保证人员顺利通行及设备操作安全的前提下,一般可采间柱的1/2,原设计340 m中段不留顶柱,但后来380 m中段改为采通地表后,340 m中段顶柱则作为永久损失,底柱到下一中段利用中深孔爆破一起回采。

回采过程中的地压管理主要靠围岩自身的稳固程度来维持,并且在矿柱崩落后,一般在空区留一定厚的崩落矿石,以防围岩冒落对坑内的冲击。

1.4 主要技术经济指标

采矿主要技术经济指标见表2。

表2 采矿主要技术经济指标

1.5 分析

340-13号矿房用中深孔留矿法回采,具有以下几个特点：

1)作业面相对安全；

2)采场切割完成后进行中深孔落矿时,矿量比较大,可进行大量出矿；

3)采准工程量大,施工困难,采准时间作业长,不利于快速形成产能；

4)电耙道和凿岩道处于同一水平,由于矿石自然安息角达到46(°)～53(°),采场内有相当的矿石不能溜入电耙道,电耙无法耙出这部分矿石,造成损失；

5)采用上、下两条凿岩道进行中深孔凿岩,矿体边界控制的准确性不如浅孔留矿法,若遇到矿体产状变化大,断层、褶皱发育,则矿石损失、贫化就较大；

6)每次中深孔爆破崩矿量大,对电耙道影响很大,容易震垮电耙道,且在进行切割槽爆破及最后一次爆破时,爆破震动亦对两个天井造成较大的破坏,使得间柱难以回采,增大了矿石损失率。

而之前采用浅孔留矿法开采的340-14号采场[4],由于凿岩—爆破—排险—平场作业循环次数很多,作业安全受威胁相对较大,而且回采至采场中部时遇到软弱层面和褶皱,Ⅰ矿层往南漂移,为了保证回采安全,只得缩小采场暴露面积,放弃Ⅰ矿层的回采,造成了一定矿量的损失。但浅孔留矿法有个优点,就是采准工程相对简单,且工程量小,见效快,在矿层、围岩稳固的情况下,回收率高。

2 采矿方案的改进

从生产实践看,无论是中深孔留矿法还是浅孔留矿法都各具优缺点,在对两种采矿方法进行比较分析后,发现若在将切割平巷控制的下半部分矿体采用浅孔留矿法回采,将可很好地发扬其优点、摒弃其缺点。

1)下部分矿体边界控制是真实的,对推测和控制上半部分矿体边界有实际指导意义,既提高了矿石回采率,又降低了矿石贫化率；

2)相对于用浅孔从底到顶的回采方式,凿岩—爆破—排险—平场作业循环次数将减少一半左右,回采作业不够安全的状况将大为减少；

3)可减少采准工程量,特别施工难度很大的凿岩中段的开凿,节约成本,见效快,采场易形成生产能力；

4)中深孔爆破时对电耙道的冲压作用大为减小,很好地保护了电耙道。

3 结语

1)通过对340-12号、11号等矿房的实践,一个采场采用中深孔与浅孔结合的采矿方法进行回采,比单纯采用中深孔留矿法,节省采准工程近100 m,采场形成生产能力提前一个月左右；矿体边界控制相对要好了很多,较大提高了资源的利用率,具有明显的经济效益和社会效益。

2)中深孔凿岩空间过宽,遇到矿体产状变缓,皱褶、断裂发育的采场,安全隐患较大。最好是浅孔落矿还有3 m左右到中深孔凿岩水平时,只将从Ⅲ矿层顶板算起约3 m厚的矿体采下,这样便形成一个3 m×3 m左右相对安全的中深孔凿岩空间。

3)对采场回采结束后,间柱回采存在较大安全隐患的问题,若利用其中一个天井作为切割天井,并且在中深孔凿岩结束后,可将天井底部做成放矿漏斗,将靠近采矿一侧用浅孔爆破炸通采场,这样便可回收将近1/2的间柱。若两个采场同时回采,便每隔一个天井可利用一个天井作为切割天井,这样便可保证在采场进行中深孔爆破落矿前都有两个安全出口,又可减少一个切割天井的工程量。

4)在中信大锰大新分公司60万t/a地采项目340 m试采阶段开采过程中,由于矿体产状变化较大,及局部断层、褶皱较发育,单一的采矿方法很难适应矿体的变化。因此,为提高采矿技术经济指标,应视具体矿体赋存条件,对比各采矿方法的优缺点,取长补短,选择其中优点突出的一种采矿方法或是几种采矿方法相结合进行采矿。

[1]王建新,杨家谦,龚景秋,等.广西大新县下雷矿区南部碳酸锰矿详细勘探地质报告[R].南宁：广西第四地质队,1985.

[2]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社,1986.

[3]彭兆德.采矿手册[M].北京：冶金工业出版社,1999.

[4]唐秀伟.广西下雷锰矿区碳酸锰采矿方法实践及探讨[J].中国锰业,2008,26(2)：44-47.