中深孔采矿法在新田岭钨矿独立小矿体开采的应用研究

2021-06-06朱先锋

采矿技术 2021年3期

朱先锋

(湖南新田岭钨业有限公司，湖南郴州市 423000)

湖南新田岭钨业有限公司是一家成立于2008年的大型国有矿山，矿山既有储量百万吨以上的规则大矿体，也有很多储量几万吨、十几万吨的零散小矿体。矿山现在主要开采304，211两个储量百万吨以上的大矿体，采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿法，而对于独立、分散的小矿体原采用浅孔留矿法回采，后因突出的顶板安全问题被淘汰。如何安全、经济、高效地回采这些独立小矿体，实现大矿体、小矿体兼采的可持续发展，是亟需研究的课题。为此，在该矿井下415中段选取304N12独立小矿体为回采对象，采用中深孔采矿方法进行采切设计试验，并在有轨系统中灵活应用无轨设备进行采掘施工，最终实现低成本、安全、高效回采。

445分段石门16-304N12矿体产于花岗岩中，受灰岩捕虏体的控制，灰岩捕虏体大部分已蚀变成矽卡岩，矽卡岩f系数10～14。矿体为走向NE，平面上为条带状，倾向西，倾角75°～90°。矿体最高标高459m，最低标高414m，矿体厚度为9.5m～15.4m，平均厚度13m。111b级矿石量为8.2万t，平均品位0.297%。

该矿体上部为445分段，这个分段是一个无轨分段，平巷直通地表，巷道规格3.5m×3.5m（三心拱），无轨设备可以顺利出入。445分段的石门16离矿体约36m，离主回风巷110m，矿体200m范围内有445～415分段溜井。矿体下部是415中段（＋419m）。415中段的2#主巷14#穿离矿体约50m，2#主巷为主运输巷直通北部溜矿井（415～340中段），运输距离约350m。415中段平巷直通地表，巷道最小规格2.6m×2.8m（三心拱），2m3铲运机可以在拆除架线的情况下临时出入。

1 采矿设计

1.1 采矿方法选择

304N12矿体虽然很小，但是相对规整，厚度在13m左右，矿体倾角75°～90°，属急倾斜矿体，矿岩稳固。结合地质资料，采用沿走向布置分段凿岩阶段空场嗣后充填法，与厚大矿体一样采用中深孔爆破回采。

1.2 采场结构参数

采场宽度为矿体厚度，宽约13m，长度为矿体延伸长度约66m。回采范围425m～455m，共设425m、440m 2个分层，分层高度15m。为合理布置工程，充分利用现有工程，减少采掘比，425m底部分层采用419m～425m上向斜坡道连接；440m分层采用445m～440m下向斜坡道连接；采用单侧装矿进路加堑沟底部结构。矿房一端部布置425m～419m的小溜井，负责掘进出渣及后期出矿；一端布置440m～425m人行（回风）天井联通上下2个分层。切割槽布置在矿体北部末端，切割天井靠装矿进路侧布置。

1.3 采切工程布置与施工

采准工程主要有区域斜坡道、分段平巷、出矿进路、分段凿岩巷道、人行（回风）天井、溜井等；切割工程主要有堑沟平巷、切割横巷、切割天井等。采切工程完成后，巷道实测结果如图1所示。

图1 采切工程实测

掘进施工采用YT-28钻机，出渣联合采用有轨耙岩机及无轨1m3铲运机、2m3铲运机。445分段为无轨分段，采用2m3铲运机铲渣至445−415溜井，再用0.75m3固定式矿车振动放矿运出地表。415中段的出矿平巷及斜坡道的前20m、铲运机倒车硐室采用有轨耙岩机配0.75m3固定式矿车出渣；倒车硐室形成后的斜坡道以及出矿平巷，掘进采用1m3铲运机配0.75m3固定式矿车出渣。溜井形成后，装矿进路、堑沟、天井等掘进出渣采用2m3铲运机铲装至溜井，再采用0.75m3固定式矿车振动放矿运出地表。为实现无轨设备与有轨设备的无缝对接，应考虑好铲运机倒车硐室以及装载点的巷道高度，需确保装渣点的巷道长度、高度以及底板水平，以及与有轨架线的安全距离。

2 回采工艺

2.1 凿岩

在堑沟、凿岩平巷内采用 YGZ-90 型凿岩机施工上向扇形中深孔，孔径 65mm，排距1.3m，孔底距 1.8m～2.0m；回采前，将切割天井拉开形成切割槽，切割槽施工上向垂直孔，排距1.2m，孔底距 1m。该矿山厚大矿体凿岩爆破采用排距 1.5m，孔底距 2.2m～2.4m。而此矿体设计因为没有高大溜井，没有破碎硐室及破碎设备，且出矿设备为0.75m3固定式矿车。为控制大块率，减少二次破碎，保证出矿效率，特意降低了孔底距。

2.2 爆破

炮孔打完后，以切割井为自由面爆破切割槽，以切割槽为自由面侧向正排爆破，单分段分次爆破或多分段同时爆破。每次爆破半个切割槽，2个分层的切割槽分2次爆完。每分层正排爆破不超过5排，上分层超前下分层2～3排。采用乳化炸药人工装药，非电导爆管雷管微差起爆。

2.3 通风安全

掘进采用2×11 kW对旋轴流式风机强制通风，风筒跟进工作面。采场通风，新鲜风流从斜坡道，经分段平巷及各装矿进路，到达掘进或出矿工作面，清洗工作面后的污风，通过切割回风天井或人行回风天井汇入440分层再到445回风平巷，然后经回风井抽出地表。

2.4 出矿

采场出矿采用2m3铲运机从各装矿进路铲运至溜井，下部采用0.75m3固定式矿车振动放矿，再由电机车运至中段北部415−340溜矿井。由于中段溜井有一个大的环形车场，为提高出矿效率，可以安排2～3辆电机车同时出矿。

2.5 采空区处理

由于该矿体回采率较高，充填回采剩余矿石的成本太高，不宜回收，因此采用全尾砂低强度胶结充填。充填仅处理采空区地压，不考虑余矿回采。

2.6 采矿技术指标

该矿房采切工程总量902m，崩落矿石量74000t，千吨采掘比12.2%，损失率9.8%，贫化率9.3%。本矿房与矿山厚大矿体在不同孔网参数下的爆破经济技术指标对比情况见表1。

表1 爆破经济技术指标对比情况

爆破效果对比：厚大矿体矿房出矿过程中，在装矿进路出现大块堵塞悬拱4次，处理大块悬拱风险高、施工困难，且严重影响出矿效率；而试验矿房未出现大块堵塞悬拱现象，出矿比较顺畅。试验采场整个施工过程中的设备运行、运输、通风系统都与整个工区的生产运转紧密结合，掘进和出矿效率都比较高。

2.7 机械设备使用效率

采切工程采用2台YT28气腿凿岩机同时施工，每台凿岩机月进尺60m，7个多月完成了全部采切工程。两台YGZ-90 型凿岩机同时施工，台班效率40m/班，不到3个月完成了全部15300m炮孔进尺。出矿采用一台2m3铲运机出矿，300t/班（一天2个班），16000t/月，不到5个月采场矿石全部出完。全公司月供矿10万t，这个中深孔小采场可提供近1/5的矿源。

2.8 优、缺点

（1）优点。独立小矿体采用中深孔采矿方法，并配合应用铲运机出渣、出矿，与浅孔采矿方法相比，人员不用暴露在采空区下作业，提升了本质安全；灵活应用不同规格的铲运机和不同的铲装形式，实现了无轨设备在有轨环境的无缝衔接，减少了很多系统改造工程，缩短了施工工期，提高了出矿效率。同时，充分利用了矿山现有的溜运系统、通风系统以及机械设备，从而大大降低采掘比，提高设备利用率；优化了孔网参数，减少了二次破碎设施、设备投入，也降低了二次爆破的安全风险。

（2）缺点。不是所有的独立小矿体都能采用中深孔采矿方法实现经济、高效回采。除了对矿体的地质情况（如矿岩稳定、倾角等）有要求外，降低采掘比实现经济开采，矿体周边必须要有可利用的系统工程，如溜运系统或通风系统；采用铲运机等设备实现高效开采，现有巷道尺寸必须具备基本出入要求或不需要大的系统改造。