某铜矿缓倾斜薄矿体采矿工艺研究

王 伟

(凉山矿业股份有限公司)



某铜矿缓倾斜薄矿体采矿工艺研究

王 伟

(凉山矿业股份有限公司)

以某铜矿缓倾斜薄矿体为研究对象，针对矿山试采阶段存在顶板管理困难、冒顶片帮事故多发、矿块生产能力低等问题，提出小矿房全面采矿法，以矿块为一个回采单元，划分成小型的矿房和矿柱，达到最优顶板管理，减少冒顶片帮事故，并提高矿块的生产能力，取得了很好的效果，对其他类似矿山具有一定的参考价值。

缓倾斜薄矿体 小矿房全面采矿法 顶板管理

缓倾斜薄矿体在我国金属矿山中占有相当大的比重，常见的开采方法有全面采矿法、房柱法、壁式崩落法、壁式充填法等[1]。采矿方法的选择直接关系到矿山的安全管理、生产能力及经济效益。在某铜矿试采阶段，结合开采技术条件及工程现状，提出了合理的采矿方法，保证矿山安全高效生产。

1 开采技术条件

矿区第四系松散堆积物及风化破碎岩体分为松散工程地质岩组；片状、薄层状、中厚层状岩石分为软质岩组；厚层状及块状的岩石分为半坚硬～坚硬岩组。矿区内主要发育有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面，据地质调查和钻孔揭露，F1、F13断裂带为Ⅱ级结构面；次级断层为Ⅲ级结构面；层理、节理裂隙以及风化裂隙等为Ⅳ、Ⅴ级结构面。矿区工程地质勘探类型属第一类型(松散类)、第三类型，属中等复杂程度。地层岩性较复杂，地质构造发育，岩体风化、剥蚀强烈，风化裂隙发育，风化带厚度较大，普遍存在软弱夹层和破碎带，直接影响岩体稳定。矿区的火山-沉积变质岩以片状、薄层状、中厚层状、块状结构为主，由松散类岩组、软质岩组、半坚硬组、坚硬岩组所组成。矿岩物理力学参数见表1。

表1 矿岩物理力学参数

矿区主要充水含水层的容水空间特征为裂隙含水层(带)，其勘探类型属第二类。充水含水层(带)与矿层基本为同一体，属直接接触，为直接充水矿床。矿体位于当地最低侵蚀基准面以上。主要充水含水层和构造破碎带含水性弱，水文地质条件简单，其复杂程度属第一类型。

2 采矿方法选择

采矿方法直接关系到矿山开采安全、生产能力、劳动效率、矿石的贫化和损失、矿石的开采成本及主要经济技术指标。因此要根据矿体的赋存要素及开采技术条件，结合实际情况，综合对比分析得出最优方案。该矿床开采方案主要依据矿体埋藏深度和矿种采用不同的开采方式，对贫铁矿基本采用露采形式，对埋藏较深的铜矿体采用平硐、竖井开拓方式，疏排矿坑地下水。该铜矿初选3种采矿方法：浅孔房柱法、全面采矿法、单层崩落法。

通过对矿房的生产能力、采掘比、矿石的损失率和贫化率、工班效率、材料消耗等指标对比分析(表2)可以得出，单层崩落法较浅孔房柱法、全面采矿法生产能力略大，但损失率较高，采掘比也较大；全面采矿法与浅孔房柱法主要经济技术指标都相差不大，但浅孔房柱法较全面采矿法生产技术要求较高，工艺较复杂，成本较高。最终对比优选出了普通全面采矿法。但在试采阶段，普通全面采矿法矿块生产能力低，顶板管理困难，发生了多起冒顶片帮事故，于是优化提出小矿房全面采矿法(图1)。

表2 初选采矿方法的各项技术经济指标分析表[1-2]

图1 小矿房全面采矿法示意

小矿房全面采矿法具有以下特点：①采矿工艺和设备相对简单；②沿矿体走向将阶段划分成若干个规则的矿块，在将矿块划分成几个矿房，每个矿房作为一个独立的回采单元；③在回采过程中，可将贫矿或夹石作为矿柱；④采矿效率高，顶板暴露面积小，安全系数高，地压管理及通风要求相对简单。

3 采矿工艺

3.1 矿块布置

沿矿体走向划分矿块，垂直走向布置矿房[1]，在矿体倾斜方向上，根据设备能力分段回采，中段高30 m，采场斜长60 m左右，矿房宽15 m，高为矿体厚度，间柱、顶柱、底柱均为2 m。

3.2 采切工程

中段运输平巷沿矿体走向布置于矿体底盘脉外[2]，每隔15 m掘进放矿溜井，与切割平巷、切割上山衔接。自采场切割平巷向矿房切割上山，与上阶段平巷联接，作为回采的自由面和采场通风。

3.3 回采工作

3.3.1 回采顺序

阶段内采取后退式回采，矿块内以矿房为一个独立的回采单元[3]，回采工作自切割上山开始，沿矿体倾斜方向自下而上前进式回采，矿房之间超前15 m左右。

3.3.2 凿岩爆破

采用YT28凿岩机浅孔落矿，孔径为34～42 mm，孔深2～2.5 m,排间距为0.7～1.0 m，孔距为0.8～1.2 m，每次推进距离为2 m,炮孔利用系数为65%～80%。爆破采用人工装药方式，选用φ32 mm乳化炸药，导爆管微差起爆[4]，孔口用炮泥填塞，填塞长度不小于40 cm。矿石块度为400 mm，大块率为6%～8%。

3.3.3 矿石运搬

使用2DPJ-30型电耙绞车配0.3 m3梳式耙斗，效率为60～70 t/台班，将矿石耙入溜井，由放矿溜井放入电机车中，运到地表。

3.4 通 风

采场采用FBD4.5/2×5.5型局部通风机配合自然通风，电耙司机位于风流的上风侧。采场未形成通风系统前，不进行回采工作。采掘工作面进风风流中，氧气不低于20%，二氧化碳不高于0.5%；采掘工作面的风源含尘量不超过0.5 mg/m3。采场开采结束后，及时封闭所有与采空区相通的巷道，以保障井下风流的充分利用。风流走向为运输平巷—切割平巷—采场—洗刷工作面—矿房切割上山—上阶段回风巷。

3.5 顶板管理及采空区处理

开展采区定期监测工作，记录原始数据，制定应急处理措施。坚持敲帮问顶，清理浮石，消除“三违”现象,班组间做好跟班检查记录、交接班记录。局部破碎带采用锚杆金属网作为临时支护，网度为1.5m×2m，锚杆长2m，锚杆孔直径为28～30mm。矿块回采结束后回收矿柱，最后封闭采空区。

4 主要经济技术指标

小矿房全面采矿法虽然增加了矿块采切比，但降低了顶板管理难度，提高了采场安全系数，同时矿块的生产能力提高了3倍左右，其主要经济技术指标见表3。

表3 主要经济技术指标

5 结 语

结合某矿山开采技术条件，对其铜矿缓倾斜薄矿体进行采矿工艺研究，采用小矿房全面采矿法，达到了顶板管理的效果，降低了冒顶片帮事故发生，提高了矿块生产能力，改善了作业环境。由于矿山开采环境复杂多变，应加强现场地压监测及采矿贫化率和损失率监管力度，以达到安全高效的目标。

[1] 王运敏.现代采矿手册：中册[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[2] 陈国山.金属矿地下开采[M].北京：冶金工业出版社，2012.

[3] 王 青，史维祥.采矿学[M].北京：冶金工业出版社，2001.

[4] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1992.

2016-07-15)

王 伟(1965—)，男，工程师，615146 四川省凉山州会理县。