某复杂地质矿区采矿方案设计研究∗

王纪东,于仲才,张 鑫

(河北建投老挝格林矿业有限公司, 色贡 格林县 老挝)

采矿方法选择是地下金属矿床开采设计中最核心的内容之一[1-2],它的选择结果对设计中的其它环节具有极大的影响[3],不合理的开采方法甚至会诱发地质灾害[4]。科学的采矿方案是安全施工的前提[5],因此成为这个领域专家学者的重点研究对象[6-7]。

本文综合具体的施工背景,针对特殊地质条件,进行采矿方案研究,并指导现场安全高效施工。

1 矿区开采技术条件

矿区属低中山地貌区,总体西南和北部较高,最高点位于矿区西部,海拔标高约1709 m,最低点在矿区北部,海拔标高约800 m,相对高差909 m。

矿区地表水系较发育,属湄公河水系。地表水由北西、南东流出区外汇入西部河中。

矿区雨量充沛、气候湿润,全年分雨、旱两季,一般5~10月为雨季,11月~次年4月为旱季,年平均降雨1300~3750 mm,年均气温20℃~30℃,最低气温14℃,最高气温40℃。区内蚊虫、蚂蝗较多,地表植被茂密,岩石风化强烈,堆积层厚,覆盖严重,地质工作条件极差。

根据地质报告,矿体为急倾斜薄至中厚矿体,矿体上部出露地表,但当地露天开采矿较少。考虑矿区地表植被发育,且当地法规规定地表植被不允许破坏,故本次设计推荐采用地下开采方式。

矿区基岩露头极少,断层总体以压性、压扭性构造为主,共有18条逆断层、2条正断层、1条性质不明断层以及1条压扭性裂隙。受多期构造活动影响,矿区地形切割深度可达100~240 m,斜坡坡度一般为25°~40°,局部可达50°~65°,坡向为多向坡,但总体向东倾。地层走向呈近NW~SE向,岩层倾角大于自然坡角,自然斜坡稳定性属基本稳定。

斜坡和沟谷中覆盖有3~10余米厚的残坡积堆积,并有热带雨林分布,覆盖率达90%以上,在地形坡度较大的地段,特别在工程建设、人类活动(修建矿区公路)的影响下,地质灾害危险性程度增大,有崩塌、泥石流、滑坡、土溜发生的可能。

1号矿体产于压扭性构造破碎蚀变带,赋矿围岩为紫红色、褐黄色、浅绿灰色砂质、粉砂质硅化板岩、斑点状菱铁矿千枚岩、千枚岩。矿体呈似层状产出,沿走向具有膨缩现象。地表出露高程1260 m,产状243°~305°∠72°~85°;深部1200 m 以下,产状51°~70°∠70°~86°。矿体品位(1．73~42)×10-6,平均品位4．16×10-6,平均厚度4．83 m。厚度变化系数较品位变化系数大。

2号矿体产于砂质板岩层间破碎带,破碎带宽度约30 m,主要成分为板岩块石、含铁重晶石、含金重晶石,具强烈硅化、褐铁矿化、粘土岩化。赋矿围岩为黄褐色砂质板岩。矿体地表出露高程1590 m,矿体地表成脉状产出。产状75°∠72°,矿体品位(0．23~10．78)×10-6,平均品位4．73×10-6,平均厚度约8．33 m。

4.2.1 离体组织 在药物作用的分子机制研究中，受体是最重要的环节。通过观察和定量组织对药物的一些生理反应来研究受体的特征，是研究药物‐受体相互作用的间接药理学方法。化合物的药理活性可以通过离体组织试验快速获得。由于这些使用简单易行，20世纪初的研究人员就能够定义药物和受体之间的相互作用、预测药物作用，并制定药物受体理论的数学模型［47］。已有文献报道了多种离体组织中同一类型受体的分离方法，其中最常用的离体组织类型来源于心肌、血管平滑肌和胃肠及其他平滑肌［48‐50］。

3号矿体产于菱铁矿千枚岩层间破碎蚀变带,矿石为溶蚀褐铁矿化千枚岩。赋矿围岩为灰色、浅灰色菱铁矿千枚岩。矿体地表出露高程1318 m,矿体地表成脉状产出。产状64°∠33°,矿体品位(0．46~19．94)×10-6,平均品位9．50×10-6,平均厚度3．90 m。

4号矿体产于菱铁矿千枚岩层间破碎蚀变带,矿石为溶蚀褐铁矿化千枚岩。赋矿围岩为灰色、浅灰色菱铁矿千枚岩。矿体地表出露高程900 m,矿体地表成脉状产出。产状174°∠50°,矿体品位(0．22~13．60)×10-6,平均品位8．10×10-6,平均厚度3．79 m。

2 采矿方案

2．1 上向水平分层胶结充填法

(1)适用条件。该方法用于矿体及围岩稳固或中等稳固的薄至中厚矿体,如图1所示。

图1 上向水平分层胶结充填法

(2)矿块构成要素。矿块沿走向布置,长为50~75 m,宽为矿体厚度,高度为中段高度50 m,回采分层高2．0~2．5 m,留底柱4 m,不留顶柱。

(3)采准、切割工程。中段运输巷道沿走向布置于矿体底板边界,相隔50 m于矿体底板围岩内上掘倾斜的人行通风天井,天井内每隔4~5 m掘分层联络短巷连通矿体,于矿体中部沿矿体底板掘切割充填回风井,溜井分层架设于采场内。

(4)回采工艺及设备。矿块自下而上按分层高度进行回采作业。落矿采用YSP45型上向式凿岩机进行浅孔凿岩,孔深2~2．5 m,孔距0．8~1．0 m,呈梅花形排列。围岩稳固性差时,采用一采一充的回采工艺开采,围岩稳固性好时,采用二采二出一充,即回采2个分层,待2个分层的矿出完后立即进行充填。出矿采用小型电动铲运机出矿,矿石经铲运机运至采场内顺路溜井内,经溜井将矿石溜放至中段运输平巷。

(5)采场通风。采场新鲜风流由中段运输平巷经滤水、通风天井进入采场,到达采场出矿和凿岩工作面,污风由切割回风充填天井进入上中段回风坑道。为改善采场工作面通风,采用JK58-1No4或JK58-1No4．5局扇加强通风,每个采场1~2台。

(6)顶板管理。分层落矿后,先在爆堆上人工从天井口开始由外向内对顶板松石进行处理。凿岩前,首先用人工撬毛进行一次全面的顶板松石处理,以保证凿岩安全。为确保采场出矿安全,每班还需对采场出空两帮进行安全检查、撬掉顶板和两帮残余松石。对于矿石稳固性差、节理裂隙发育、顶板暴露面积大的采场,可采用锚杆、挂网及锚索支护。

2．2 上向进路胶结充填法

(1)适用条件。该方法用于矿体及围岩稳固性一般或较差的薄至中厚矿体,如图2所示。

图2 上向进路胶结充填法

(2)矿块构成要素。矿块沿走向布置,矿块长为50~75 m,宽为矿体厚度,高为中段高度50 m,底柱4 m,进路规格为3 m×3 m,矿块内进路沿走向布置。

(3)采准、切割工程。中段运输巷道沿走向布置于矿体底板边界,相隔50 m于矿体底板上掘倾斜的人行通风天井,天井布置于采场中部,天井内每隔4~5 m掘分层联络短巷连通矿体,于采场中部沿矿体顶板上掘充填回风井,人行滤水井,溜井分层架设于采场内。

(4)回采工艺及设备。矿块内采用自下而上分层进路式回采,回采工艺包括进路凿岩、爆破、采场通风、出矿和采空区处理等作业。回采进路断面规格为3 m×3 m,选用YT-28型凿岩机凿岩,爆破后矿石采用电耙耙至采场顺路溜井,下放至有轨运输平巷,经振动放矿机装矿后,由电机车运至主溜井或平硐口。

(5)采场通风。采场主要依靠贯穿风流通风,新鲜风流从中段沿脉、人行通风天井和滤水井进入采场,清洗工作面后,经充填回风天井汇入上中段回风巷道,通过回风井排出地表。进路掘进时为独头巷道,爆破后采用局扇加强通风。

(6)采场充填。一步骤回采进路先充填2~2．5 m厚灰砂比为1∶10胶结充填料,停1个班,再充填0．5~0．8 m厚灰砂比为1∶4的胶结充填料接顶。二步骤回采进路先充填2．2~2．5 m厚1∶20的低标号胶结充填料和废石,后充填0．5~0．8 m灰砂比为1∶4的尾砂胶结充填料接顶。

2．3 下向进路胶结充填法

(1)适用条件。该方法用于矿体及围岩不稳固或极不稳固的薄至中厚矿体,如图3所示。

图3 下向进路胶结充填法

(2)矿块构成要素。矿块沿走向布置,矿块长为50~75 m,宽为矿体厚度,高为中段高度50 m,不留底柱,进路规格为3 m×3 m,矿块内进路沿走向布置。

(3)采准、切割工程。中段运输巷道沿走向布置于矿体底板边界,相隔50 m于矿体底板上掘倾斜的人行通风天井,天井布置于采场中部,天井内每隔4~5 m掘分层联络短巷连通矿体,于采场中部沿矿体底板上掘采场溜井,人行充填井分层架设于采场内。

(4)回采工艺及设备。矿块内采用自上而下分层进路式回采,回采工艺包括进路凿岩、爆破、采场通风、出矿和采空区处理等作业。回采进路断面规格为3 m×3 m,选用YT-28型凿岩机凿岩,爆破后矿石采用电耙耙至采场溜井,下放至有轨运输平巷,经振动放矿机装矿后,由电机车运至主溜井或平硐口。

(5)采场通风。采场主要依靠贯穿风流通风,新鲜风流从中段沿脉、人行通风天井进入采场,清洗工作面后,经充填回风天井汇入上中段回风巷道,通过回风井排出地表。进路掘进时为独头巷道,爆破后采用局扇加强通风。

(6)采场充填。采场回采结束后,底部先用3~5 mm钢筋铺垫金属网,并用吊筋与上部顶板充填体固定连接,采用灰砂比1∶4的充填料充填并接顶。

3 结 论

(1)矿区的地质条件是决定采矿方案的重要因素,不同的地质条件对应不同的采矿方案,上向水平分层胶结充填法、上向进路胶结充填法、下向进路胶结充填法可以分别应用到围岩稳固或中等稳固、一般或较差、不稳固或极不稳固的薄至中厚矿体。

(2)针对不同地质条件科学选择采矿方案才能促进安全、高效的施工,本文的3种采矿方案可以很好解决该矿区的特殊地质造成的施工问题。