同一采场多种采矿方法的联合应用

2011-12-31赵忠权陈红刚

中国锰业 2011年2期

赵忠权，陈红刚

(云南文山斗南锰业股份有限公司，云南砚山 663101)

矿产资源是国家的宝贵财富，加强矿山的采掘技术管理，正确地选择与应用合理的采矿方法，是矿山生产管理中的一项重要任务，是衡量矿山开采技术条件的重要标志。

1 地质概况及矿山开采技术条件

斗南锰矿嘎科矿段已有几十年的开采历史，现采矿生产能力为800 t/d[1]。矿体赋存在 T2f41(法郎组)亚段之间，呈条带状产出，矿层厚度0.46～4.01 m，平均厚度1.43 m，矿层形态受向斜控制，边界较为规则，倾角 9(°)～69(°)，南翼有些地段呈直立以至倒转，褶皱、断层裂隙比较发育，属中等偏复杂，受此影响，矿体变化、起伏比较大[2]。矿区水文地质为较为简单、矿区内无大的地表水流。

斗南锰矿嘎科矿段埋藏于中三迭系发郎组的一套层理发育的细碎屑为主的沉积岩中，矿层及其顶底板岩性特征和破碎带发育的不连续结构面，断裂构造破坏了矿层的连续性，极为发育的节理裂隙破坏了岩体的完整性，特别是断层破碎带、岩质松软，对井下工程影响较大。尽管矿区水文地质简单，但由于泥质岩类遇水强度大大降低，上盘含水带通过采动裂隙及断层渗透进一步降低岩体的稳定性，特别是雨季影响更大。总之，根据斗南锰矿嘎科矿段的地层、岩性、地质构造将岩体分为泥岩岩组，粉砂质泥岩和粉砂岩组，灰岩岩组、灰质氧化锰岩组。从工程特性评价斗南锰矿嘎科矿段虽然围岩均具有一定的稳定性，但由于区内有上述因素的影响，故对井下采矿非常不利。

2 斗南锰矿嘎科矿段采矿方法应用现状

斗南锰矿嘎科矿段采矿方法根据矿体倾角、矿厚及顶板稳固情况的不同分为房柱采矿法、浅孔留矿采矿法及下向分层采矿法3种[3]。根据矿体倾角的不同，房柱采矿法主要应用于嘎科矿段北翼矿体的开采，浅孔留矿采矿法和下向分层采矿法主要应用于嘎科矿段南翼矿体的开采。

2.1 房柱采矿法

房柱采矿法用于开采矿房顶板相对稳定的水平和缓倾斜矿体，一般矿石厚度不宜过大，如N-V I-6号采场。其主要工艺是：掘支人行井、出矿井、拉底切割平巷和切割上山，采用进路式回采方式，以拉底切割平巷和切割上山为联络道，分别由上部向拉底切割平巷方向逐步退采，遵循“掘二采二”的原则。在回采过程中，需留足够尺寸和数量的不对称矿柱护顶，确保采矿作业安全。采用此法回采矿房矿石安全可靠，但采矿损失率高，一般在25%左右，如遇采场顶板稳定性差，损失率更高，在25%左右。总之，房柱采矿法应用范围广但安全性较差。

2.2 浅孔留矿法

浅孔留矿法主要用于矿体倾角较大，矿块较为连续，矿块顶板稳定性较好，且矿层及矿层顶底板受褶皱、段层裂隙或其它地质条件影响较小的矿块，其优点是采矿强度大，但空区难以处理，矿柱不易回收，放矿过程中遇大块卡堵放矿通道，将造成矿石大量损失，特别是采场顶底板稳定性差，顶底板冒落，大量废石混入，造成贫化严重，贫化达35%左右。

2.3 下向分层采矿法

下向分层采矿法主要用于矿体倾角较大，矿块连续性差，矿块顶底板稳定性差，且矿层及矿层顶底板受褶皱、段层裂隙或其它地质条件影响较大的矿块。

经过多年的生产实践证明，上述3种方法虽然各有明显的优点，但随生产的不断扩大，许多缺点便逐步显露出来，主要有：

1)随着开采深度的增加，地压增加，顶板围岩稳固性更差，顶板管理难度增大，单一采矿方法会造成采场采矿损失、贫化严重；

2)采用房柱法采矿的采场矿柱量大，难以回采；

3)采用浅孔留矿法采矿的采场，空区难以处理，矿柱不易回收，放矿过程中遇大块卡堵放矿通道，将造成矿石大量损失，特别是采场顶底板稳定性差，顶底板冒落，大量废石混入，造成贫化严重，贫化达35%左右；

4)边角残矿采用房柱法回采矿石，采切工程量大，成本高，效益低；

5)上述任何一种采矿方法很难适用于单一采场矿体出现分支、重叠、产状变化大及断层构造、节理裂隙比较发育且对矿段矿石破坏比较大的矿块。

3 采矿方法联合应用方案

考虑到斗南锰矿现有技术管理水平和装备水平，以及多年来的采矿实践，有效地控制地压，针对矿体产状变化大，且有分支重叠的现象，在确保安全生产，成本领先，以经济效益为中心的生产经营理念，本着安全生产，降低采矿成本，确保技术指标和安全生产的实现的前提下，经过认真比较，确定了斗南锰矿条件复杂采场的采矿方法为联合式采矿方法。

3.1 房柱采矿法与下向分层采矿法联合式采矿法

房柱采矿法与下向分层采矿法联合式采矿法应用在嘎科矿段N-Ⅶ中段1号采场，矿体平均倾角为32(°)，采场呈梯形状，上宽54 m，下宽64 m，1号采场经主切割上山实际揭露，在上山20 m处受两个走向断层影响，断层上盘矿石倾角变陡，断层错距在4 m左右。根据采场实际揭露情况并对此采场原设计采用房柱采矿法的采矿方法进行经济技术评价后，把原设计采矿方法变更为房柱采矿法与下向分层采矿法联合式采矿法对1号采场进行采矿作业，此法有利于提高1号采场采矿回采率降低损失率，并且能提高1号采场采矿作业的安全系数。

1号采场联合式采矿法采矿施工工艺是断层上盘矿石倾角37(°)左右，采用下向分层法回采矿石，有利于提高采场采矿回采率降低损失率，并且能提高电耙出矿效力和采场采矿作业的安全系数，减少了采用房柱采矿法每一崩矿步距用于封堵采空区的原木消耗。断层下盘矿石倾角27(°)左右，采用房柱采矿法回采矿石，有利于提高采场的采矿强度和确保采场的安全生产(如图1所示)。

图1 联合式采矿方法

从图1可看出，在断层影响上下盘矿体产状不同情况下，采用联合采矿法的有效性。

3.2 浅孔留矿与下向分层联合式采矿法

浅孔留矿与下向分层联合式采矿法应用在嘎科矿段南翼五中段26号采场，26号采场上中段走向长17 m，下中段走向长为36 m。经主探矿上山实际揭露，矿块受迎头断层〔走向为 50(°)，倾角为 80(°)〕的影响，矿块被分为两部分，第1部分在水平标高1 715～1 746之间，第2部分在水平标高1 729～1 747之间。断层上盘矿体平均倾角为45(°)，断层下盘矿体平均倾角为60(°)。经实际揭露，上盘矿体直接顶板为0.20 m左右的灰黑色泥岩，采场顶板为灰色泥质灰岩，大体较为稳固。下盘矿体倾角较大，矿块连续差，矿块顶底板稳定性差，且矿层及矿层顶底板受褶皱、段层裂隙或其它地质条件影响较大的矿块。因此采场受断层影响，矿层形成了断层的上、下盘矿层重叠并对此采场原设计采用下向分层采矿法的采矿方法进行经济技术评价后，把原设计采矿方法变更为浅孔留矿法与下向分层采矿法联合式采矿法对26号采场进行采矿作业，此法有利于提高26号采场采矿回采率降低贫化率，并且能提高26号采场采矿作业的安全系数。

26号采场联合式采矿法采矿施工工艺是断层上盘矿石倾角45(°)以上，采用浅孔留矿法回采矿石，有利于提高26号采场采矿回采率降低贫化率，并且能提高26号采场的采矿强度及采场采矿作业的安全系数，减少了采用下向分层采矿法每一分层的切割工程量，降低了采场的千吨采切比。断层下盘矿石倾角60(°)左右，据现有的技术管理水平和装备水平采用下向分层采矿法回采矿石，有利于下盘矿石采出矿石的搬运，以确保下盘矿石采矿作业安全(如图2所示)。

图2 留矿法和下向分层法

从图2可看出，不同产状矿体使用不同采矿方法对回采安全系数。

3.3 不规则房柱采矿法

不规则房柱采矿法应用在嘎科矿段北翼六中段7号采场，7号采场矿体倾角在38(°)～48(°)之间，平均倾角43(°)，矿层的直接顶板为0.2 m左右的灰黑色鲕状泥岩，该层的粘结性较差，不稳固，经常会随同矿石一起被爆下，矿石的直接底板为一层0.3 m左右的灰绿色泥岩，底板为紫红色的疙瘩状灰岩。

7号采场矿体N-Ⅴ中段走向长为78.5 m，北翼六中段走向长为64.1 m，矿体倾角相对大，该段矿体处于F12和F13之间，根据在通风井揭露的具体情况，该段矿体产状变化大及断层构造、节理裂隙比较发育且对矿段矿石破坏比较大的矿块。决定7号采场共分3个矿房采用不规则房柱采矿法对矿块进行回采。采用不规则房柱采矿法的优点是，可探采结合，及时掌握采场地质变化情况，适时调整采矿回采施工工艺；可以减少采场采矿切割工程量，降低了采场的千吨采切比；可灵活预留不规则矿柱，能有效提高采矿回采率降低贫化率，能有效维护采场顶板，提高采场采矿作业的安全系数(如表1所示)。

表1 各种联合式采矿法的采矿技术特征

从表1可看出，不同采矿方法运用在采场时的技术参数。

4 联合式采矿方法评价

联合式采矿方法经过采矿实践证明，均取得良好的技术经济效果(如表2所示)[4]。

由表2可看出，采用联合式采矿方法后，技术指标优于原设计采矿方法。

5 结语

联合式采矿法是近年来出现的新技术、新方法，它打破了目前采矿时以地压管理方法为依据所确定的现行地下采矿方法，它把多种不同性质的采矿方法在同一采场开采技术条件下联合应用，可发挥其各自的优势，摒弃其各自的缺点，特别是在矿石赋存条件变化大的采场应用效果更佳，对降低矿石的损失与贫化，有效地控制地压并扩大其使用范围具有明显的效果，进而获得良好的经济效果。

总之，在矿产资源十分紧张的今天，能提高矿石的回采率，降低矿石贫化率，创造了良好的经济效益和社会效益，多种采矿方法在同一采场的灵活应用，实质上是对同一采场的不同部位都选用了最佳的采矿方法的组合，是打破常规的“强强联合”的采矿方法，这种联合式采矿方法可在条件合适的采场推广应用。