贵州遵义长沟锰矿采矿方法的应用与研究

吴沅声，韦志兴，吴茜梅(广西锡山矿业有限公司，广西南宁 530022)

0 前言

贵州遵义长沟锰矿矿层产于二叠系上统龙潭组底部，以假整合接触关系覆于二叠系下统“白泥塘层”(相当于茅口组灰岩第2段)薄层状含炭质石灰岩之上，呈层状、似层状产出，层位稳定，走向近东西，倾向南，沿走向长4 100 m，沿倾向延伸1 000 m未见尖灭，矿层平均倾角31(°)，平均厚度1.98 m，平均地质品位：M n21.80%，矿体直接顶底板的岩性为粘土岩、泥岩、粉砂质泥岩等软质岩石，吸水性强、暴露后易于风化、片帮、冒落，稳固性差，是采场回采的重大安全隐患，一般不允许暴露，若采场回采时不慎暴露，必须采取防冒顶的安全措施。

1 房柱法的应用

长沟锰矿已开采近54年，由于地质及工人操作水平等原因，目前矿山采矿方法一直不是完整的房柱法，在未形成完整的切割采准系统前既已回采。存在的主要隐患：上中段水平废弃，堵死，上山只能贯通上部采空区，矿房没有形成2个安全出口及回风巷，矿房通风、人行困难；自上而下回采，回采过程中，在倾角较陡的采区(西区及东区的第6采区)，容易因上部采空区冒顶造成滚石伤害。东部采区矿房宽度为4 m，西部采区矿房宽度为6 m，矿房宽度小，劳动强度大，生产效率低。东部采区顶板为粘土层，西部采区采深大，地压高，矿房在开采后不久，直接顶及老顶均冒落，充填采空区，如回采不及时，则容易因冒顶发生安全隐患及丢矿。

为了提高产量，保证安全生产，根据实际情况，调整优化房柱法，使采场能形成2个安全出口及贯穿风流，采用新的爆破方法，增大矿房的生产能力，减轻劳动强度。

1)采准工程的布置

采用密集上山布置形式[1]。采准切割工程主要有人行穿脉、漏斗、拉底、上山、人行通风联络道等。矿块沿走向布置，顶底柱宽3 m；上山间距西区6 m，东区4 m；房间矿柱规格3 m×3 m，房间距东区5～6 m，西区8 m；矿块间距7 m；采场人行通风穿脉1.6 m×1.8 m，间距30 m，布置在矿体下盘围岩中，连通拉底；采场放矿漏斗1.2 m×1.2 m，间距10 m，漏斗担负本2～3个矿房出矿；切割上山东区1.6 m×1.6 m，西区2 m×2 m，通风上山与上中段人行联络贯通。相邻两上山之间布置2条联络道，一条上山作为另一条上山回采的人行通道[2]。采矿方法如图1所示。

2)回采出矿

由上而下回采，采用 YT-28气腿式凿岩机凿岩，炮孔直径 38～40 mm，炮孔深度 1.8～2.2 m。爆破采用乳化炸药，导爆管雷管起爆，电耙出矿，每班一循环，工班效率40 t。

2 爆破方法试验及应用

在第6采区725西采场试验了新的爆破方法。采区矿厚2 m，倾角 32(°)，斜长 39.6 m，顶板为灰白色粘土层，厚1.2 m。全工作面 1次钻孔，每排布置3个炮孔。分3段爆破，每个分段10 m，间隙矿柱3 m×3 m，为方便出矿，矿柱面与上山工作面约 60(°)。

图1 房柱法

2.1 爆破工艺[3]

1)采准切割工作完成后，全工作面1次钻孔。

2)由上而下分段爆破或由下而上爆破。

3)每次爆破1个分段，爆破后，快速出矿，清顶帮，再装药连线，爆破下个分段，如此反复，直至爆破出矿完成，进入下个采场。

2.2 爆破参数

以1个分段的爆破工作，进行爆破参数设计，其他分段参数相同。炮眼深度为2 m，分段斜长为10 m。按照矿石条件(矿石爆破性差)在矿体内布置合理排的炮孔。每排布置3个炮孔，炮孔与工作面水平交角约 60(°)。

先起爆下排炮孔，相邻两排炮孔的微差起爆，使下排炮孔对上排爆破矿石有进一步破碎和抛掷作用，提高爆破效果。炮孔布置及起爆网络如图2所示。

图2 炮孔布置、起爆网络

爆破试验结果表明：爆破效果好，效率高，矿房顶板在出矿完成前还保持稳定。但是也存在一些问题，爆破后，下段炮孔有些被破坏，由上而下放炮，下段装药时要防止上部滚石，对施工组织、作业人员素质要求较高。

3 顶板管理和采场通风

1)顶板管理

回采过程中，根据需要留间隙矿柱，东区顶板由间隙矿柱及护顶矿支撑，西区顶板由间隙矿柱支撑，爆破完毕后，快速出矿，在老顶还没有冒下来之前，出矿完毕，封闭空区。采空区顶板自由冒落，充填采空区[4]。

2)采场通风

新鲜风流由下中段经穿脉或漏斗进入拉底和采场，清洗作业面后，污风由上山经人行通风联络道进入回风巷(上中段平巷)。在上山掘进时，采用压缩空气或局扇加强通风。

4 结语

此房柱法是在原有基础上简化改进而来，采场能保证有2个安全出口，并有贯通风流。再应用了新的爆破方法，减少人员在作业面循环作业的次数。但此采矿方法仍然存在不足：密集上山增加了切割工程量，劳动强度大；工人操作水平要求较高，炮孔布置及精度要达到设计要求；爆破空间小，不能1次连续爆破；爆破过后，剩余炮孔有可能遭到破坏；爆破后要求快速出矿；矿房生产能力仍然偏小；顶板控制仍然是个大难题，矿房形成后，如不及时回采，很可能因顶板冒落而丢矿。为了安全高效地生产，必须再寻求其他的采矿方法及爆破方法，比如长沟锰矿与中国矿业大学联合开发的走向长臂采矿法，但此方法要充分考虑爆破冲击对液压支柱的破坏，目前矿山也在做相关的准备及试验工作，争取早日应用到生产实践中。

[1]于润沧，刘育明，唐建，等.采矿工程师手册[M].北京：冶金工业出版社，2009.

[2]《采矿手册》编委会.采矿手册(第二卷)[M].北京：冶金工业出版社，1990.

[3]戴俊，王树仁.爆破工程[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4]王家齐，施水禄.空场采矿法[M].北京：冶金工业出版社，1988.