摘要：為了充分合理的回收礦產資源,黃沙礦區(qū)根據(jù)礦體賦存條件,因地制宜的對采礦技術參數(shù)進行修改,優(yōu)化采礦方案。通過實踐,充分回收了資源、降低了生產成本,獲得了良好的經濟效果。

關鍵詞:脈帶型礦床;采礦方案;爆破參數(shù)

黃沙礦區(qū)礦床屬高、中溫氣成熱液型鎢礦床,在橫剖面從上往下看,礦脈依次為線脈帶、細脈帶、大脈帶、單一大脈、尖滅帶,形態(tài)上像一顆“無葉的大樹”,礦體顯聚集收斂狀。對黃沙礦區(qū)礦體的開采,目前主要采用淺孔留礦法與中深孔階段崩落法。這兩種采礦方法在黃沙礦區(qū)已應用多年,然而,隨著礦區(qū)開采的逐步進入深部,區(qū)內采后連續(xù)空場增大,地壓活動加劇,加之礦體形態(tài)和地質構造復雜,對深部礦塊的回采技術提出了新的要求。

1黃沙礦區(qū)的開采現(xiàn)狀及存在的問題?

1.?1　地質概況

黃沙礦區(qū)為一個含多金屬硫化物的大型脈鎢礦床,礦床賦存于寒武系變質巖中;成因類型為巖漿期后高、中溫熱液裂隙充填的內外接觸帶型礦床;工業(yè)類型為石英脈型黑鎢礦床。礦區(qū)位于區(qū)域性東西向構造和北北東向新華夏系構造反接復合部位;區(qū)內東西向的FN?、FS?和南北向的FE、FW?斷層將礦區(qū)切割成菱形隆起斷塊;礦床賦存于斷塊中,走向近南北的F3AB斷層貫穿整個礦區(qū),將礦區(qū)分割成東西兩大部分;區(qū)內發(fā)育與成礦有密切關系的北東東-?東西、北西西、北東及南北向4組斷裂構造。圍巖有變質細砂巖,石英砂巖夾板巖以及花崗巖,區(qū)內斷層、節(jié)理等構造很發(fā)育,礦巖堅固系數(shù)f?=?8～12,礦脈傾角60°～85°。

區(qū)內按礦脈分布地域劃分有:樟木林組、北組、中組、南組、芭蕉坑組、青山窩組和花崗巖內帶盲脈組,共8個組。各脈組中以芭蕉坑組的礦脈規(guī)模最大,走向長1710?m,延伸深度795?m,礦化寬度不一,最寬150?m,最窄3?m,礦體以似層狀、透鏡狀賦存于花崗巖的頂部或淺部,礦體連續(xù)性較好。

1.?2　礦體開采及存在的技術難題

黃沙礦區(qū)的的開采,?10?中段以上已結束,區(qū)內主要開采中段為11～13中段,階段高度為40～50m,采礦地段集中在芭蕉坑組和樟木林組。根據(jù)礦帶厚度大小選擇采礦方法,采幅5?m以下選用淺孔留礦法(簡稱小采)?,采幅5?m以上選用中深孔階段崩落法(簡稱大采)?。

1.?2.?1　淺孔留礦法回采過程存在的技術難題

黃沙礦區(qū)的礦體常出現(xiàn)上寬下窄情形,當?shù)V塊平均采幅在5?m左右時,因上大下小,上采時易出現(xiàn)以下問題:?

(1)?上采過程中,采幅不斷增大,由于地應力的影響,片幫、冒頂現(xiàn)象增多,為保證作業(yè)安全,常需要縮小采幅,從而造成礦產資源的浪費;

(2)?上部多為大采,而且大采礦房已經用中深孔崩落完畢,底部結構中的電耙層、平巷層已回收,為保證礦房的回采安全,往往留置4?m厚的頂柱不予回采,從而造成資源損失。

1.?2.?2　大采工程布置及爆破時存在的技術難題

(1)?多條走向平行或交叉礦脈,其間距較近(?2～4?m)?,在選擇采礦方法時,若選擇分采,則圍巖太薄,采場的穩(wěn)固性無法保證;若選擇合采,則貧化率太大,尤其是礦體遇到多條斷層破壞時,在三維空間上變化較大,給采礦方案選擇帶來了更大的困難。

(2)?在同一礦區(qū),不同中段,或同一中段,不同區(qū)域,圍巖的強度、硬度、穩(wěn)固性并不相同,有時還相差很大。回采爆破設計時,要根據(jù)圍巖巖性、強度的變化,改變各礦塊的爆破參數(shù)。

(3)?在沿脈布置電耙道時,常出現(xiàn)兩電耙道相接的區(qū)域,因電耙硐室或回風巷占據(jù)了位置而無法布置斗川,從而出現(xiàn)了出礦盲區(qū),造成資源浪費。

2采礦方法的優(yōu)化及效果、

2.?1淺孔留礦法的優(yōu)化及效果

(1)?當?shù)V房回采上至15～20?m高度時,預留2～3個保安礦柱,對應底部結構礦柱均勻布置;回采至30～35?m高度時,再留2～3個保安礦柱,并與第一次留設的保安礦柱交錯布置。以此來控制礦房上采過程因采幅大而出現(xiàn)的大面積片幫、冒頂現(xiàn)象。

(2)?礦房回采至上中段巷道10?m左右高度時,若礦帶較寬,采幅增大(大于5?m)?,淺孔回采困難時,則先打切割井,再采用中深孔鑿眼,一次性爆破回收礦房、礦柱和上部中段對應礦塊的底柱。黃沙礦區(qū)9中段9160礦塊是一個典型的上寬下窄礦塊,原設計采用簡單的淺孔留礦法。根據(jù)F22斷層對礦體的錯動情況和因F3B形成的9160西頭倒三角礦塊等地質情況,對9160礦塊設計作了較大的修改。

在9160礦塊一半的高度增開一個盲中段,另開辟盲中段專用的人行井和放礦井,形成對應的采場人行、下礦系統(tǒng)。在9160和上9160采場的下半部分礦體用淺孔留礦法回采,上半部分則用中深孔崩落法一次性回采。把上9160采場與對應的8160大采底柱統(tǒng)一考慮,用中深孔崩落法回收,從而可多回收8160大采8.?5?m的底柱礦量。與原設計相比,其相關指標見表1?；夭煞桨父倪M后,可多收鎢金屬量96.?7?t,若井下綜合回收率按70%?,選礦回收率按85%計算,可多回收鎢精礦88.?5?t,實際收益265.?6萬元,經濟效率明顯。

2.?2　中深孔階段崩落法的優(yōu)化及效果?

2.?2.?1　優(yōu)化采場單體設計方案

在黃沙礦區(qū),對同類型礦體,根據(jù)礦塊劃分的靈活性,將開采礦塊與相鄰礦塊作為一個整體統(tǒng)一考慮,合理選擇采礦方法和布置采準、切割工程。一可實現(xiàn)連續(xù)回采礦體,二可減少采準切割工程量,三可充分回收礦產資源。黃沙礦區(qū)9中段9242大采10～13線工程就是按此方案布置的。

(1)?針對中組239#?,?242#?,N242#?,?261#礦脈相距較近,礦脈在8～9中段10～13線位置間距均在3m以內,所以在選用采礦方法時,打破了礦脈界限,對4條礦脈回采方案統(tǒng)一考慮,重新地質圈定9242大采界限。調整后的(10～13線)大采平均采幅為19.?8?m?？傮w上,電耙道沿脈布置,但在11線位置因斷層錯動,礦帶重疊,采幅約40?m,選用穿脈方向布置電耙道。在10～11線和11～12線區(qū)域,因“中239”老放礦井和“2422”老放礦井影響,為避開老放礦井工程,選擇在礦脈的上、下盤分別布置了1條電耙道;在12～13線區(qū)域,電耙道則采用沿脈布置、雙向漏斗的方案。

(2)?分層聯(lián)絡巷垂直礦脈方向布置,分層平巷沿主脈242#礦脈布置。施工時先根據(jù)8中段地質資料指導3分層工程施工,根據(jù)9中段地質資料指導1分層工程施工;然后根據(jù)1,?3分層揭露的地質資料和8中段、9中段地質資料來指導2分層和電耙道工程的施工,以減少工程施工中的失誤,確保工程布置合理。

(3)?為減少切割工程量,除端部拉槽位置布置切割硐室和切割井外,后續(xù)的大爆破全部利用前次爆破后的松散礦堆進行擠壓爆破。

黃沙礦區(qū)9242大采10～13線工程通過上述方案改進后,順利的完成了整個大采的大爆破,前后兩個方案相比較,改進后的方案比原方案多回收礦量140769?t,鎢金屬量528.?4?t,直接經濟效益為1400萬元以上(見表2)?,折合65%鎢精礦812.?9?t,井下綜合回收率按70%?,選礦綜合回收率按85%計算,實際多回收鎢精礦483.?7?t。

2.?2.?2　降低大爆破對人行設備井的破壞

每次井下大爆破時,大采工程及周邊的井巷工程都遭到不同程度的破壞。為此,采取了措施。

(1)?控制每次大爆破的最大段別藥量,控制地震波強度。

(2)?每次大爆破時,在各分層平巷設置沖擊波的防護欄柵,削弱大爆破的地震波和沖擊波。

(3)?在大采礦塊設計時,適當?shù)乩_大采人行設備井到爆破中心區(qū)域的距離,最好要設計一個90°的轉角,避免大爆破地震波和沖擊波直接破壞大采人行井等工程。

為了解決大采各分層掘進施工過程的手工裝礦問題和大爆破后大量的人工清理返沖礦工作量,在大采現(xiàn)場進行拆卸裝巖機,吊運至各分層后再重新裝配。此項改革,雖然有一定技術難度,但徹底解決了原來各分層掘進時和大爆破后清理返沖礦依靠手工裝運礦石的難題,使工人從繁重體力勞動中解脫出來,大大提高了勞動生產效率。

2.?2.?3　調整中深孔爆破的技術參數(shù)

根據(jù)黃沙礦區(qū)現(xiàn)有的地質資料,對該礦區(qū)圍巖堅固系數(shù)的重新測定后,發(fā)現(xiàn)圍巖的強度和硬度隨著開采中段的下降而逐步增大,深部中段f系數(shù)高達12～14。因此,及時對井下大爆破的中深孔排距、孔底距等爆破參數(shù)進行了調整。

(1)?在深部12中段的芭蕉坑組111#礦脈的大采方案中,及時對井下大爆破的中深孔排距、孔底距進行了調整(見表3)?。調整修改后,在技術上確保了大爆破的崩礦效果,降低了大塊產出率,從而減少了大采出礦的二次破碎工作量,提高了出礦效率,節(jié)約了出礦成本。

(2)?按礦山原來的大采中深孔設計,中深孔只布置在礦體圈帶內,上、下盤礦脈正好處在炮孔密度最小的部位,爆破后往往會采下圍巖,而部分礦脈卻依然掛在上、下盤的兩壁,從而造成資源的損失。為了確保礦產資源的充分回收利用,根據(jù)各個地質礦塊的礦巖穩(wěn)固性以及地質構造特點,在大采中深孔設計時,設計了炮孔超深,把中深孔布置在礦體上、下盤的地質圈帶外0.?3～0.?6?m處,以確保邊界礦脈的資源回收。此方法在12?中段111E大采礦房和11中段111E大采底柱的回收中開始實踐,后推廣應用,?8次大爆破的出礦品位反饋數(shù)據(jù)證實該技術改進的效果好,?8?次大爆破的損失率平均降低了8%?,多回收鎢精礦200.?6?t。

(3)?為了減少大爆破的返沖,降低大爆破對后續(xù)爆破中深孔的破壞,采取了改革措施:適當控制每次大爆破最后一段炮孔的藥量;加大每次大爆破最后一排炮孔與下次大爆破第一排炮孔的間距,排距由正常的1.?6～1.?8?m增加到2.?5?m,并在其后面增設一加強排炮孔,加強排的排距為0.?8～1.?0?m;兩次爆破的交界處選擇在巷道斷面相對較小,圍巖穩(wěn)固的位置,以減輕下次清理返沖礦的工作難度。

3結束語

在井下開采過程中,由于礦體性質和形態(tài)的變化較大,優(yōu)化回采工藝及其參數(shù)有非常重要的意義。黃沙礦區(qū)因其礦體的形態(tài)特征,在同一礦塊的回采中,采取了多種方法和手段,充分體現(xiàn)了回采工藝的靈活性、多樣性,做到因地制宜,優(yōu)化采礦方案。通過技術參數(shù)的改進,不但可以充分回收礦產資源,獲得良好的經濟效益,而且可以減輕員工的勞動強度,改善作業(yè)環(huán)境,提高生產效率。

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