摘要：本文由于礦體從淺表至深部具有品位由高至低、傾角由小至大、礦化邊界由較穩(wěn)定向不穩(wěn)定方向發(fā)展的趨勢(shì),因而,礦山必須充分發(fā)掘采礦工藝在提高回收率和降低采礦綜合成本方面的潛力,克服原有采礦方法的采場(chǎng)生產(chǎn)能力小、生產(chǎn)效率低、電耙順坡扒礦安全隱患大、采礦貧化率高、采場(chǎng)頂板暴露面大、空區(qū)膠結(jié)充填費(fèi)用高和采準(zhǔn)布置復(fù)雜、工程量大等缺點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜難采礦體的安全、高效、低成本、低貧損開(kāi)采的多重目標(biāo)。
　　關(guān)鍵詞:采礦技術(shù)；采礦方法；礦塊試驗(yàn)；
　　1礦體開(kāi)采技術(shù)難點(diǎn)
　　礦深部礦體開(kāi)采技術(shù)條件有以下特點(diǎn):(1)礦體傾角為35°～40°,這是高效率采礦方法應(yīng)用的難點(diǎn),其一是因?yàn)榈V體傾角不夠陡,無(wú)法在采場(chǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)重力放礦,使采場(chǎng)的出礦工藝變得復(fù)雜;其二是由于礦體傾角不夠緩,高效率的無(wú)軌出礦設(shè)備無(wú)法直接在回采礦體下盤(pán)底板上運(yùn)行,同時(shí)也使電耙的使用受到限制;(2)礦體水平厚度為5～8m,屬于中厚偏薄礦體,使用大型高效采礦機(jī)械將受到空間的制約;(3)礦體沿走向連續(xù)性好,分步驟回采將導(dǎo)致礦柱損失或膠結(jié)充填的高成本;(4)礦體邊界不穩(wěn)定,局部膨大縮小、尖滅再現(xiàn)屢見(jiàn),礦體品位分布極不均勻,礦體中常有形態(tài)、厚度各異的夾石產(chǎn)出,回采貧化損失控制十分困難;(5)地表為農(nóng)田,覆蓋巖層不允許坍落。
　　2試驗(yàn)采礦方法
　　2.1采礦方法優(yōu)化選擇
　　金礦深部礦體賦存條件而言,深部礦體的采礦方法只能限于在空?qǐng)霾傻V法和充填采礦法中選用。因此,初步擬定可供選擇的采礦方法主要有4個(gè)方案,即方案1,盤(pán)區(qū)機(jī)械化上向分層充填連續(xù)采礦法;方案2,電耙出礦上向水平分層充填連續(xù)采礦法;方案3,電耙出礦爆力運(yùn)搬采礦法;方案4,電耙出礦分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法。通過(guò)對(duì)各方案可望達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和存在的優(yōu)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較,方案4由于采準(zhǔn)工程量大、采場(chǎng)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、綜合生產(chǎn)能力低而被淘汰。在余下方案的綜合經(jīng)濟(jì)比較中,各方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)雖有區(qū)別,但差距不大,優(yōu)劣勢(shì)不明顯,為全面準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)各方案,達(dá)到最優(yōu)化目標(biāo),用模糊數(shù)學(xué)方法對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行了綜合評(píng)判,其中主要考慮方案的安全因素(B1)、經(jīng)濟(jì)因素(B2)、資源因素(B3)、效率因素(B4)。而安全因素(B1)中又主要考慮頂板安全(C1)和通風(fēng)條件(C2);經(jīng)濟(jì)因素(B2)中主要考慮采礦成本(C3)、采切比(C4)、采礦損失率(C5)、采礦貧化率(C6)和采礦效率(C7);效率因素(B4)中主要考慮采礦效率(C7)和生產(chǎn)能力C8)。計(jì)算得出方案1、方案2、方案3的特征值分別為0.878、0.635和0.511,根據(jù)最大隸屬度原則,方案1為最優(yōu)方案。
　　2.2工業(yè)試驗(yàn)方案
　　盤(pán)區(qū)機(jī)械化上向分層充填連續(xù)采礦法方案如圖1所示。中段內(nèi)沿礦體走向劃分礦塊,礦塊長(zhǎng)30～
　　50m,高為中段高度50m,寬為礦體的水平厚度,一般為8～12m。礦塊間不留間柱,上、下中段間亦不留頂?shù)字?實(shí)行自下而上、自首采采場(chǎng)向周邊連續(xù)推進(jìn)。自底部拉底平巷開(kāi)始回采,采用7655鑿巖機(jī)鉆鑿Ф40mm淺孔,孔深3～3.5m,用非電導(dǎo)爆管微差起爆,沿采場(chǎng)全寬和3.5m空頂高度,全斷面向兩

　　2.3采場(chǎng)穩(wěn)定性數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化
　　2.2.1原始條件與力學(xué)模型根據(jù)礦體及上、下盤(pán)圍巖巖石力學(xué)的試驗(yàn)結(jié)果,確定計(jì)算分析所用的礦巖物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1

　　2.2.2采場(chǎng)穩(wěn)定性分析；對(duì)水平厚度為15m單層礦體進(jìn)行了模擬計(jì)算。在整個(gè)中段高度內(nèi),隨著回采高度的不斷增加,頂板內(nèi)的最大拉應(yīng)力不斷減小,而采場(chǎng)周邊或礦柱內(nèi)的最大主應(yīng)力和最大剪應(yīng)力以及頂板最大下沉量則不斷增加。對(duì)于上向充填法而言,最關(guān)鍵的是采場(chǎng)頂板的穩(wěn)定性,頂板拉應(yīng)力是最值得關(guān)注的因素。當(dāng)采場(chǎng)跨度為5m時(shí),頂板內(nèi)的最大拉應(yīng)力值僅為0.872MPa;當(dāng)采場(chǎng)跨度增大至10m時(shí),頂板最大拉應(yīng)力端推進(jìn),崩下礦石用斗容為0.75～1.0m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道裝運(yùn)至脈外溜井,溜放至階段運(yùn)輸水平裝車(chē)運(yùn)出。依此采完全分層,人工清理工作面殘礦和構(gòu)筑端部砂袋隔墻后,即用地表充填系統(tǒng)經(jīng)采場(chǎng)通風(fēng)充填天井輸送充填料進(jìn)行采場(chǎng)充填,充填至空間高度0.5～1.0m為止,分層充填完畢并脫水后,通過(guò)挑頂墊底方式抬高采場(chǎng)聯(lián)道,即可開(kāi)始第二分層的回采。采場(chǎng)通風(fēng)采用主通風(fēng)系統(tǒng)加局扇的方式聯(lián)合通風(fēng),新鮮風(fēng)流從階段運(yùn)輸平巷經(jīng)采區(qū)斜坡道進(jìn)入各分段平巷,然后經(jīng)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入回采工作面,污風(fēng)從工作面排入采場(chǎng)通風(fēng)充填天井,進(jìn)入上中段回風(fēng)系統(tǒng)排出。根據(jù)礦體的產(chǎn)狀和采礦方法的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)要素特點(diǎn),采用平面應(yīng)變數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析,以勘探線(xiàn)剖面為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)建。值為2.384MPa;采場(chǎng)跨度為15m時(shí),頂板最大應(yīng)力值為3.103MPa。
　　2.2.3采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化采場(chǎng)頂板拉應(yīng)力是導(dǎo)致上向分層充填法頂板失穩(wěn)的根本原因,頂板拉應(yīng)力的大小又與采場(chǎng)跨度和頂板面積直接相關(guān)。然而,分層回采采場(chǎng)跨度一般依礦體厚度而定,為控制頂板拉應(yīng)力的大小,可調(diào)節(jié)采場(chǎng)沿走向長(zhǎng)度值,以控制暴露面積的大小。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果,推薦的采場(chǎng)極限暴露面積為400～600m2,原則上跨度大時(shí)取小值,跨度小時(shí)取大值,以這一數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推薦的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)表2。
　

　　3工業(yè)試驗(yàn)
　　試驗(yàn)礦塊為Ⅰ號(hào)礦體-180～-130m水平,礦塊長(zhǎng)約30m,最大水平厚度22m,平均厚度15m,平均品位3.5g/t,礦體傾角30～40°,礦體受一條產(chǎn)狀為28°∠87°后期斷裂影響,造成礦體水平和垂直方向錯(cuò)動(dòng)。礦體為斷裂形成的碳酸鹽化硅質(zhì)碎裂巖,屬中等穩(wěn)固,下盤(pán)圍巖穩(wěn)固性中等,上盤(pán)圍巖穩(wěn)固性較差。礦石和圍巖體重為2.8t/m3,松散系數(shù)為1.5。礦體與圍巖分界線(xiàn)不明顯,局部分支復(fù)合、膨大縮小,夾石�，F(xiàn),經(jīng)取樣分析來(lái)確定礦體界線(xiàn)。每隔12.5m高度從斜坡道掘進(jìn)一條距礦體下盤(pán)邊界水平距離約30～35m、與礦體走向平行的分段平巷,從分段平巷沿礦塊長(zhǎng)度中線(xiàn)向采場(chǎng)下向掘進(jìn)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)斜巷,并在礦體中掘進(jìn)人行通風(fēng)充填天井,第一分段采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)斜巷到達(dá)礦體后,再水平掘進(jìn)拉底平巷至礦體上盤(pán)邊界,形成拉底平巷,脈外溜井與各分段平巷相通,所有采出礦石通過(guò)溜井放出。自拉底平巷開(kāi)始,先用挑頂刷幫的方式將拉底平巷擴(kuò)大為高約3.5m,寬約6m的切割槽,并揭露礦體的水平全厚,然后以切割槽兩壁為鑿巖工作面,全寬拉底至采場(chǎng)兩端邊界,形成采場(chǎng)的拉底空間。鑿巖使用7655型氣腿式鑿巖機(jī)和“一”字型釬頭水平鑿巖,炮孔直徑Ф38～40mm,深度3.3m。采用多段毫秒微差爆破工藝,對(duì)于頂板暴露面或礦柱周邊處的邊孔,采用光面爆破工藝,對(duì)充填體則采用留護(hù)壁的保護(hù)措施,以減少爆破對(duì)回采周邊的破壞和影響。由正交試驗(yàn)得出落礦最佳爆破參數(shù)為孔距0.9m,排距0.7m,裝藥系數(shù)0.7;光面爆破最佳參數(shù)為孔距0.6m,光爆層厚度0.7m,裝藥線(xiàn)密度0.25kg/m。采場(chǎng)通風(fēng)采用主導(dǎo)風(fēng)流加局扇實(shí)現(xiàn)工作面通風(fēng),新鮮風(fēng)流從下盤(pán)中段運(yùn)輸平巷進(jìn)入采場(chǎng)工作面,污風(fēng)從采場(chǎng)通風(fēng)充填井至上中段回風(fēng)系統(tǒng)排出�；夭晒ぷ髅娴牡V石用電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)搬運(yùn)至采場(chǎng)下盤(pán)脈外溜井中,溜至中段運(yùn)輸水平裝礦平巷裝車(chē)運(yùn)出。為減少出礦中尾砂充填料混入而造成貧化,工作面出礦時(shí),底板上先保留厚度0.2～0.3m的礦石作為墊層,待分層回采結(jié)束前最終清除。出礦過(guò)程中的大塊(大塊率一般為1%～2%)集中于工作面經(jīng)二次爆破破碎后再搬運(yùn)至溜井中。在分層回采完畢并驗(yàn)收合格后,清理完工作面殘礦并挑頂墊高聯(lián)絡(luò)道底板或封閉出口、安設(shè)充填脫水管、架設(shè)充填管道、架設(shè)采場(chǎng)端部砂袋隔墻等,即可實(shí)施充填。充填料為粒徑+0.074mm的分級(jí)尾砂,不加任何膠結(jié)劑。當(dāng)暴露面積在允許范圍內(nèi)時(shí),采場(chǎng)頂板除局部極不穩(wěn)固或破壞嚴(yán)重時(shí)需采用長(zhǎng)錨索及錨桿支護(hù)外,一般情況不需支護(hù)。試驗(yàn)中
　　采用STL-12型微振監(jiān)測(cè)定位預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)頂板實(shí)施動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)和冒頂定位預(yù)報(bào),有效地保障了采場(chǎng)作業(yè)設(shè)備和人員安全。工業(yè)試驗(yàn)得到的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為:單元生產(chǎn)能力為185.7t/d,采礦損失率為2.25%,采礦貧化率為3.39%,千噸采切比為37.45m3/kt,鑿巖工效為84t/工班,出礦工效為46.4t/工班。
　　4結(jié)論語(yǔ)
　　盤(pán)區(qū)機(jī)械化上向分層尾砂充填連續(xù)采礦法,采用下盤(pán)脈外采準(zhǔn)、分層連續(xù)回采、水平淺孔光面落礦、鏟運(yùn)機(jī)出礦、人工隔墻分級(jí)尾砂充填、微振監(jiān)測(cè)定位預(yù)報(bào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)頂板安全的綜合配套工藝,實(shí)現(xiàn)了傾斜多變難采中厚礦體的安全、高效、低貧損、無(wú)界限連續(xù)回采。
　　

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