联合采矿法回采破碎缓倾斜厚大富锰矿块

高鸿鹏

(云南省鹤庆锰业有限责任公司，云南 鹤庆 671500)

采 矿

联合采矿法回采破碎缓倾斜厚大富锰矿块

高鸿鹏

(云南省鹤庆锰业有限责任公司，云南 鹤庆 671500)

剖析了缓倾斜破碎厚大富锰矿块的赋存条件，对联合采矿时的采场结构、采切工程布置、回采顺序、回采工艺、主要技术指标等进行了阐述。

富锰矿块；联合采矿；回采

云南省鹤庆锰业有限责任公司小天井矿区2 490～2 510中段11～15线矿体以破碎缓倾斜厚大富锰矿体为主，2 510中段以上矿体经多年开采，已形成采空区，现将回采2 510中段以下的矿体。

1 矿块赋存条件

2 490～2 510中段11～15线矿体赋存于三迭统松桂组上段(T3sh2-2)的灰绿色泥岩和灰岩之间，属I号矿体，矿体倾角15(°)～47(°)。而13～14线的矿块矿石以原生碳酸锰伴二氧化锰为主，越接近顶板，矿石氧化程度越高，为不稳固，f=4～6，平均品位40.2%，2 510中段13线穿脉揭露矿块最大水平厚度为27.8 m，倾角26(°)～32(°)，属不稳固的缓倾斜破碎厚大富锰矿块，矿块走向长48 m，斜长61 m，矿石体重3.0 t/m3，矿石自溜角度55(°)。

矿块顶板为破碎的层状似层状薄层灰岩，易脱层片帮，f=3～5。底板为灰岩，f=8。矿岩界线清析，接触面较平整光滑。

因探矿所需2015年以前该矿块在2 496 m有一条探矿沿脉，探沿以下矿体至2 490 m逐渐变薄，探沿揭露的矿体最大真厚度为3.9 m，2 490沿脉揭露的矿体平均厚度为1.4 m。2 496 m探沿大约2 490 m沿脉矿块斜长11 m，地质储量4 120 t，2 496 m探沿采空区矿块斜长50 m地质储量42 700 t。

2 采场结构和回采

2.1 采场结构

将此矿块划为一个采场，采场沿走向布置，走向长48 m，阶段高度20 m。以2 496 m探沿为界，将矿块分成两个采区：2 496 m探沿以上为分层崩落法采区，分层高度2.5 m，宽度2.5 m；2 496 m探沿以下为胶结充填法采区，分条高为矿厚、宽度3 m。采场不留间柱，无顶柱，底柱为胶结充填体。

2.2 采场采切工程布置

在采场中部2 490主巷中先掘出矿穿脉，穿脉端部顶板距矿体底板7 m时，掘脉外集矿上山至2 510主巷下部，集矿上山与2 510主巷用回风小井贯通。自2 490沿脉向上掘脉内安全联络上山(方向同集矿上山、与集矿上山相距3.2 m)至崩落法采区的首采分层主进路标高。集矿上山与脉内安全联络上山之间用出矿小井贯通，以形成崩落法采区的人行、出矿、通风、进料系统。

2 496 m以下至2 490沿脉巷矿块已形成脉内安全联络上山，从2 490脉内巷、矿块端部向掘上山至2 496 m探沿即可。采切工程量见表1。

表1 采切工程量

2.3 回采顺序

分层崩法顶板管理以铺设地梁金属网假底、强制放顶以形成足够厚的覆岩层为主，顶板允许冒落，是主动释放压力；而充填法采矿是用充填体充填采空区，顶板不允许冒落，不再放顶释放压力属被动抗压，两采矿方法的顶板管理方法是不同的、相反的[1]。因顶板管理方法不同，确定了两个采区的回采顺序：先回采充填法采区，胶结充填结束后形成中段阶段柱，不再影响2 490 m以下的回采。再回采崩落采区。

2.4 回采

2.4.1 充填法采区

1) 回采：从2 490脉内巷中以矿块的一端为回采作业面，先掘2 490脉内巷至2 496 m探沿的上山，将上山刷开成宽3 m，高为矿厚的待充填空间，顶板用锚杆金属网支护，再用毛砼胶结充填已采空区。采用YT-28凿岩机浅孔凿岩爆破：炮眼直径为42 mm，以充填体和待采区的空隙为自由面从上至下布置炮眼，眼深1.2～1.4 m，炮眼抵抗线0.4～0.6 m，炮眼利用率85%，炮眼堵塞长度为0.3～0.4 m，起爆药包置于眼底，采用多段秒管(S1～S5)连接磁电雷管和起爆器爆破落矿。依次分条回采、支护、胶填，最后形成了只留脉内安全联络上山外其他全是胶结充填体的阶段柱。

2) 锚杆金属网支护：锚杆金属网的主要作用有悬吊作用、挤压加固作用和组合拱作用，小天井矿区在回采中厚缓倾斜矿体时的“人工柱锚杆金属网房柱法”对矿体顶板的支护是行之有效的。在回采胶结充填法采区时，锚杆采用燕尾形φ=18 mm的螺纹钢、长度2.5 m，锚杆眼布置在岩石较凹处，φ=38～45 mm，眼距1 000 mm×1 000 mm，允许偏差正负150 mm，方向垂直顶板岩石，锚固剂为速凝水泥卷，安装时水泥卷饱满，封孔严密。金属网随岩面铺设，金属网用10号或12号铁丝，锚杆间主筋用双线崩直后扭成麻花状，主线间用单股或双股铁丝缠绕后崩直，网格以50 mm×50 mm为佳。托板紧贴岩面，螺母必须拧紧，螺杆外露长度小于30 mm。当顶板有脱层，锚杆金属网难以兜住脱层的岩体时，可用木立柱和木棚子共同形成柔性支护体加强支护顶板[2]。

3) 胶结充填：从下而上逆矿体倾斜方向充填，充填体以石灰岩片石为主，片石之间用75号砂浆充填。片石强度在200号以上，规格以人工易于搬运为宜，片石未风化部分占80%以上，表层干净无污泥，砂石为细砂或人工砂，砂中含泥低于3%，水泥用P.C32.5R。胶结砂浆：标号75号，配比为：水泥∶砂=1∶6.7，水灰比为0.45。

充填体规格，底宽2.8～3.2 m，接顶宽应不小于2.6 m，充填体一侧和下部(2 490 m沿脉巷)收角为85(°)，上部收角以垂直顶底板倾角充填为宜。充填前要将基底清扫干净，不得在不实、不稳的基底上充填。在充填前，必须预先浇灌一层砂浆，片石充填好一层后灌砂浆，砂浆饱满率必须达到85%以上，一次充填高度不得超过40 cm，片石层必须做到片石与片石之间相互衔接，上下层之间要压缝，砂浆饱满，接顶时要求充填体与顶板接触严密，防止“点接触”[3]。

2.4.2 分层崩落采区

1) 分层回采

矿块回采时分层高度决定了矿块的采切比的大小、生产能力及直接采矿成本。小天井矿区已在702采、703采、301采、302采、303采、401采、402采、403采应用分层崩落法采矿，采场的分层高度2.4～2.6 m，其铺地梁金属网、“采三、放二、留一”、金属飘杆控顶的顶板管理方式是可行的，效果明显。将此矿块划分为6个分层，回采时的分层高度取2.5 m，分层回采时将分层主进路沿矿体走向布置在矿体底板上，由主进路两端分别向矿体顶板回采分进路。依次退采分进路至脉内安全联络上山，分层回采结束[4]。

2) 凿岩爆破

凿岩机为YT-28，采用一字型钻头(直径为42 mm)。采用浅孔凿岩爆破：炮眼布置时将棚眼布置在距地梁0.4 m处，眼深视地梁长短而定，一般为1.2～1.5 m；炮眼抵抗线：0.4～0.5 m，炮眼利用率85%；采用多段秒管(S1～S5)，限药量进行爆破落矿；据炮眼的不同位置，单孔装药量(炸药为1号岩石乳化炸药)最大不超过0.9 kg，炮眼的堵塞长度为0.3～0.4 m，起爆药包置于眼底。装药完毕，将秒管的脚线拢成一束，用2发磁电雷管配子母铜线连接起爆器起爆。

3) 支护

主进路用一梁两柱的木棚子支护为主(材质多采用栗木，栗木小头φ≥120 mm)，木棚子间距0.4～0.6 m，随着分进路的退采，主进路压力增大，要加密木棚子的密度，或采用密集支护。

分进路也以木棚子支护为主，间距0.8～1 m，随着2、3条分进路的回采，要对第1条(或第2条)已采分进路压力大的部位加强木支护(打立柱)。主进路、分进路有局部片帮冒顶时，地梁在回采前提前暴露，要用木立柱先支护地梁；采场回采时有局部的漏顶，用金属飘杆(1寸管，长1.5～2 m)预先控制假顶支护，处理漏顶。

4) 出矿

主进路及分进路出矿用人力推车运至出矿小井，矿石溜入集矿上山，在集矿上山中用2DPJ-13电扒扒至放矿闸门放入矿车，经出矿穿脉后用3 t机车运至地表矿仓。

5) 假底铺设

分进路矿石出完后，沿分进路方向开挖平行的间距为0.4 m，深0.2 m的地梁沟，沟内铺栗木地梁，地梁之间用碎矿石充填。地梁采用搭接相连，搭接长0.4 m，并用10号铁丝捆扎2道扎紧，把数根地梁连成一条完整得长地梁，平行4条至矿体底顶板。将金属网(用胎发丝编制，网孔50 mm×50 mm，规格宽×长为3 m×2 m)交错铺在地梁上，金属网搭口长度为0.3 m，用3寸钉钉紧，矿体上下盘多铺金属网(比地梁高0.5～0.8 m)。在铺好的金属网上平放一些废旧坑木、劈柴、废碴，形成缓冲层。待放顶主进路的地梁金属网铺设垂直于分进路，铺设方法同分进路。

6) 放顶

坚持“采三、放二、留一”的放顶原则：当分进路采完三条时(悬顶距6～7.5 m，放顶距1.8～5 m，控顶距2 m)，对应的分层主进路会有个别支架破裂，第1、2条分进路的支架部份会出现倾斜、折断和断裂，局部有上分层假顶下沉而出现漏碴现象，待采分进路矿石向采空进路片帮，此时要用木立柱加强第三条分进路的支护。同时在第1条木棚子的梁、腿、立柱上捆扎约0.15 kg的小药包崩断支架的梁、腿、立柱，将上部假顶均匀降落在回采分层的地梁金属网上。放顶后，主进路的压力逐渐消失，待采分进路压力减小，可确保分进路回采安全。如此循环，直至将整个分层放后顶释放压力。

2.5 通风

小天井矿区为两班作业制，矿块在采切、回采时均为独头作业。爆破作业后，应用局扇进行压入式通风，新鲜风从人行上山进入回采分层后，有毒有害气体被冲淡，污风靠局扇经回风小井抽出到2 510中段排至主回风井至地表。

3 主要技术指标

联合采矿法回采破碎缓倾斜厚大富锰矿体主要技术指标见表2。

表2 主要技术指标

4 结 语

在矿块采切、回采、胶结充填过程中，有待改进的地方有几点：分层崩落采矿坑木消耗大，应用回柱绞车回收坑木；胶结充填时充填料搬运强度大，可以用小型提升设备提升充填料；回采时有二次倒运，矿块生产率低，工人劳动强度大，要设法加大出矿机械化程度。

[1] 中国矿业学院. 井巷工程[M]. 北京：煤炭工业出版社，1984.

[2] 郭金峰. 20年地下锰矿床开采技术的进展与展望[J]. 中国锰业，2002, 20(3): 32-36.

[3] 解世俊. 金属矿床地下开采[M]. 北京: 冶金工业出版社，2006.

[4] 傅林. 分层崩落采矿法回采急倾斜破碎中厚富锰矿体[J]. 中国锰业，2016, 34(3): 39-43.

A Joint Stoping Method to Crush Gently-inclined Mn-ore Blocks in Thick

GAO Hongpeng

(YunnanHeqingMn-industryCo.Ltd.,Heqing,Yunnan671500,China)

This article analyzes the existing conditions of gently-inclined Mn-ore blocks in combination of mining stope structure, including the mining engineering, mining, mining technology and main technical index.

Manganese-rich ore block; Joint mining; Recovery

2017-04-08

高鸿鹏(1972-)，男，云南鹤庆人，工程师，研究方向：金属矿床地下开采，手机：13987282560，E-mail：hqmyghp@163.com.

TD853

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.026