广西大新锰矿缓倾斜薄矿体回采方法研究

岑 海，冯春辉，贤梁明，何华清，张丽云，韦江涛

(1.中信大锰矿业有限责任公司大新锰矿分公司，广西 大新 532315;2.中信大锰矿业有限责任公司，广西 南宁 530029;3.中信大锰矿业有限责任公司天等锰矿分公司，广西 天等 532807)

1 矿体赋存条件

广西大新锰矿北中部矿体系浅海相沉积型，锰矿床工业矿层呈层状，共3层，层位稳定，其间有2层夹层，自下而上为Ⅰ矿层、夹一、Ⅱ矿层、夹二、Ⅲ矿层。由于矿区北中部部分的夹二厚度小，一般小于夹石剔除厚度，因此，很难将Ⅱ、Ⅲ矿层分开，统称为(Ⅱ+Ⅲ)矿层。矿体整体倾角较缓，属于缓倾斜矿体［1-2］，平均倾角约 20(°)，矿体平均品位约为19%，矿石平均密度约为3.14 t/m3，废石密度约为2.7 t/m3。北中部矿段370～160 m水平，走向长度2.9 ～1.5 km，平均走向长度 2.2 km。Ⅰ矿层最大埋藏深度577.59 m，最低开采标高4.85 m;(Ⅱ +Ⅲ)矿层最大埋藏深度563.42 m，最低开采标高21.32 m。Ⅰ矿层碳酸锰矿层厚度 0.51～5.88 m，平均厚度1.48 m，靠近地表的Ⅰ矿层在245 m水平以上较薄，245～345 m标高之间的厚度大部分是在0.6 ～1.2 m 之间，属于薄矿体［1］，底板围岩、Ⅰ矿层以及夹一、Ⅱ矿层的稳固性较好，夹二、Ⅲ矿层和Ⅲ矿层顶板的稳固性较差。

2 矿体布置

2.1 中段布置

广西大新锰矿北中部地下开采部分标高位于370 m以下，设计中段高度上部分为25 m下部分为20 m，设计中段有 345，320，295，270，245，220，200 m等。对北中部矿段采取分期建设方案，拟以160 m为界分为前期和后期，其中前期分两步骤实施：370～245 m和245～160 m;后期160～40 m水平。

2.2 矿块布置

采矿方法选用房柱法。由于夹一较厚，Ⅰ矿和Ⅱ、Ⅲ矿矿房分开布置，矿房沿着矿体走向布置，每隔50 m或60 m布置1个矿房，矿房垂直高度等于阶段高度25 m，矿体倾角约为20(°)，斜长约70 m，先布置好出矿漏斗、人行井和电耙硐室，再掘进矿房两端的上山通至上阶段回风巷，拉开拉底空间(电耙道)，在拉底空间每隔10～8 m左右掘进切割上山，在掘进切割山上同时根据通风和行人通道需求开凿横穿巷［3］。

在进行矿块采切时沿着Ⅰ矿层的走向或倾向掘进，采切巷的断面大小2 m×2 m。该矿层厚度约在0.6～1.2 m 间，无法满足施工作业空间高度，因此必须爆破一定厚度围岩。由于夹一、Ⅰ矿层及底板的稳固性较好，在Ⅰ矿层布置采切工程，有助于提高矿石的回采率。若使用普通采矿方法进行回采时，采切工程只能布置在夹一或Ⅰ矿层的底板，造成矿石损失较高。从回采率角度考虑最优先选择两者都掘进，Ⅰ矿层夹在中间，使用分层法回采时，采切工程布置在矿石底板掘进。在完成采切工程后的矿块结构布置图如图1。

3 采矿工艺及其参数指标

3.1 矿房回采作业工序和要求

图1 房柱法矿房布置

先回采上部的(Ⅱ+Ⅲ)矿层矿房再回采Ⅰ矿层矿房，(Ⅱ+Ⅲ)矿层矿房回采超前Ⅰ矿层1个矿房的跨度。采场作业空间高度要求＞1.8～2 m以上，当矿层厚度＞1.5 m时可以一次性回采爆破出2 m的空间高度。进行矿房回采作业时，使用手持式钻机人工打钻，人工装乳化炸药，采用导爆管雷管起爆。245中段以上的Ⅰ矿层厚度在0.6～1.2 m之间，矿层回采时可使用两种方法：使用分层法一次性在回采面打眼，回采长度4 m，高度2 m，深度2 m，打眼时要控制好矿石和围岩的界限，一次装药崩落围岩后，将围岩耙出，二次装药爆破崩落矿石，耙出矿石后再进行打钻作业完成1个回采作业循环;使用普通法在回采面布置好炮孔，回采长度4 m，高度2 m，深度2 m，一次性崩落矿石和围岩。分层法回采和普通法回采的组织作业循环图分别见图2～3。

图3 普通法回采作业循环

采用普通法完成1个回采作业循环需16 h，而采用分层法回采需21 h。回采上山时由下往上回采，回采过程中按设计要求留下断面大小为3 m×3 m的点柱，可根据采空区顶板的稳固条件和矿层厚度情况改变点柱的位置或者断面大小，人员行走不可以通过采空区，可由隔壁未回采的上山横穿经过到达回采作业面。

3.2 采矿方法的比较

可采用普通法一次崩落矿石和围岩，此法优点是回采简单，成本相对较低;缺点是采出矿石贫化率和废石混入率较高，采出品位低不满足下游生产要求。采用分层回采的优点是矿石和围岩能分开耙出，矿石贫化率较低，采出矿石品位高;缺点是回采效率低，采矿成本高。两种采矿方法的指标对比见表1。

表1 普通法和分层法采矿的指标对比

由表1可知：当矿层厚度＜1 m，采用普通法采出的矿石品位低，下游生产进厂要求的矿石品位要高于12%，不符合进厂要求;采用分层法回采的矿石品位符合进厂要求，但是出矿效率降低，采矿成本增大。当矿层厚度达到1～1.2 m时，使用普通法采出的矿石品位虽不高，与适当的高品位矿石配矿后可以进厂;若选择采用分层法采出的矿石品位高于进厂的要求，在不考虑出矿效率和出矿成本的情况下可采用分层法回采［4］。

4 结语

根据广西大新锰矿北中部缓倾斜薄矿体的赋存情况，在使用房柱法布置好采切工程的基础上，对矿房回采的方法进行探讨。从采出矿石的贫化率、采出矿石品位、出矿效率和出矿成本等方面出发，结合下游生产对矿石的品位要求，得出矿层厚度＜1 m时采用分层法回采，1 m以上厚度的矿层采用普通法回采。

对于价值不高的缓倾斜薄锰矿地下开采可选择的采矿方法少，回采的技术难度大、效率低、成本高，结合现有的生产技术条件、市场需求情况方可确定出可开采的最薄矿层厚度。

［1］郭旺，童阳春.人工矿柱置换缓倾斜薄富矿体矿柱［J］.金属矿山，2014(11)：27－30.

［2］孙文勇，陈星明，王伟，等.缓倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法下盘残留矿石合理回采工艺研究［J］.金属矿山，2014(2)：12－17.

［3］阳雨平，吴爱祥.浅析国内缓倾斜中厚矿体回采现状及进展［J］.黄金，2002，23(1)：14－16.

［4］孙文勇，陈星明，王伟，等.缓倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法下盘残留矿石合理回采工艺研究［J］.金属矿山，2014(2)：12－17.