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第5 7 卷 第5 期 有 色 金属 矿山 部分 2 0 0 5 年9 月 漂塘矿区可持续发展技术探讨 宋永 国 马 坑矿 业有 限公 司 摘 要 本 文介绍 了漂塘矿 区为 了实现矿 区开采持 续稳定 、 安全高 效， 在残矿 回采 、 地压 控制 、 采矿方 法和 中 深孔爆破设计 与应用方 面进行 了不懈地探 索和积极地改进 ， 为漂塘矿 区可持续发展创造 了有 利条件 。 关键词 漂塘 矿 区 可持续发展 采矿技 术 探 索与改进 1 漂塘矿 区概 况 漂塘矿区为黑钨矿一锡石一石英细脉带型高温 热液矿床。该矿床矿化面积 1 ． 2 k m ， 矿体赋存标高 2 0 0～ 7 5 0 m， 走 向长 1 0 0～1 2 3 0 m， 矿体厚度 4～ 3 0 m， 走 向近东西 ， 向北倾斜 ， 矿体倾 角 7 5 。～8 2 。 。矿脉 从上往下逐渐收敛变大， 脉距变疏 ， 从顶部到根部分 别为线脉带 、 细脉带 、 混合带 、 大脉带和尖灭带 ， 具有 典型的“ 五层楼” 结 构特征 。围岩为变质砂岩 与板 岩 ， 较稳定 ， 但节理发育。 漂塘矿区为地下开采 ， 具有 7 O多 年的开采 历 史 ， 大规模开采始于 1 9 5 8年。该矿 区现有作业中段 5个 ， 即4 9 6 、 4 4 8 、 3 8 8 、 3 2 8 、 2 6 8中段 ， 中段高度 6 0 m， 其中， 3 8 8中段为主平窿运输开拓 ， 4 9 6 、 4 4 8中段 为 平窿溜井开拓 ， 3 2 8 、 2 6 8中段为盲 目竖井开拓。中 厚一厚矿体回采采用分段矿 房法 ， 极薄一薄矿体采 用浅孑 L 留矿法 。矿石运搬主要设备是电力装岩机 、 电耙 和振 动 放矿机 。 近年来 ， 漂塘矿 区为了可持续发展 ， 充分调动广 大工程技术人员的科技创新活动， 在残矿 回采 、 地压 控制 、 采矿方法和中深孑 L 爆破设计与应用 中进行 了 不懈地探索和积极地 改进 ， 成 效显 著。本文从技术 上就漂塘矿区可持续发展进行探讨 。 2 残 矿 回采 漂塘矿区在 1 9 6 4年以前受设备限制， 矿体回采 全部采用浅孑 L 留矿法 ， 留矿法采场最大采幅曾一度 达到 l O m， 以后， 大 于 5 m 矿带 回采改 为分段 矿 房 法， 小于 5 m矿带和单脉仍采用浅孑 L 留矿法。因此 ， 经过几十年的开采 ， 漂塘矿区形成了大量 的残 留矿 柱 ， 即以矿房矿柱 和矿块问柱 、 顶柱 、 底柱形式保 留 宋永国工程师福建龙岩3 6 4 0 3 1 在原地 支撑 采空 区， 以维 护 矿 区生 产安 全。截至 1 9 9 9年底 ， 该矿 区残矿已达 3 7 7万 t ， 钨金属 WO 8 4 6 3 t ， 锡金属 S n 5 5 0 6 t ， 开采利用这部分残矿 ， 充 分 回收矿产资源 ， 对于提高漂塘矿区经济效益和延 长矿山寿命具有重要意义 。 为此 ， 漂塘矿区近年来加快了残矿 回采步伐 ， 按 照“ 安全第一 ， 讲究效益 ， 统筹规划 ” 的原则 ， 根据科 学制定的残矿回采方案 ， 从上往下 ， 自北 向南 ， 从 中 央到两翼 ， 积极开展了中部残矿回采工作。 1 4 9 6中段残矿主要是 1 9 5 8年 以前形成 ， 该 中段残矿采空多 ， 相互关 系复杂 ， 有不 同程度风化 ， 稳定性差 ， 地压活动 明显 ， 民采破坏严重 ， 大部分工 程进路被损坏。因此 ， 该 中段残矿 回收主要是通过 少量的爆破工程和下部残矿的强制崩落诱 发其 自然 崩落 回收这部分矿石 ， 矿石由4 4 8中段放 出。 2 448中段残矿主要是 1 9 5 8～1 9 6 3年形 成 ， 该中段残矿相对保持完好 ， 采空区关 系明确 ， 地质品 位相对较高 ， 具有很 高的回采价值。该 中段残矿 回 收主要是运用中深孑 L 爆破进行崩落法采矿。 3 3 8 8中段残矿基本是 1 9 9 0年 以后形成 的 ， 该中段矿块分两步回采 ， 先用分段矿房法回采矿房 ， 在上部已崩落的条件下回采顶柱与问柱 。 从 1 9 8 8年至今 已回收 残矿 1 2 6万 t ， 钨金 属 Wo 2 4 8 0 t ， 锡金属 S n l 3 9 6 t ， 同时处理采空区 5 2 万 r n ， 为漂塘矿区生产持续稳定发展创造了有利条 件 。 3 地 压 控 制 早在上世纪 6 0年代后期 ， 由于漂塘矿区上部空区 未进行处理， 该矿区就出现空区地压活动， 并且 日益加 剧， 对井下生产安全构成很大威胁。近年来 ， 3 8 8中段 部分采场回采困难 ， 采场底部结构破坏严重， 开始出现 维普资讯 第 5期 宋永 国 漂塘矿区可持续发展技术探讨 3 采场地压活动。为解决上部空区地压威胁和下部采场 地压问题， 该矿区分别制定了地压控制方案。 3 ． 1 矿 区上部地 压控 制 地表至 3 8 8中段 已达 2 5 0 m， 空 区规模 在 6 0万 m 以上 ， 随着矿区开采不断深入 ， 采空区不断增多， 空区体积不断增加 ， 矿区地压活动必然出现 ， 并不断 发展。为了矿区地压安全 ， 漂塘矿 区对 3 8 8中段以 上采空 区进行了加速处理 ， 使 日益加剧 的地压活动 得到控制。 1 4 9 6中段老民采 区与遭受 民采破坏的采空 区采用 自然崩落法进行处理。 2 4 8 8中段保护相对完好的采空区采用深孑 L 或 中深孑 L 强制崩落矿柱进行处理。 3 3 8 8中段 分段矿房法采空区主要采用深孑 L 强制崩落顶柱与中深孑 L 强制崩落间柱进行处理。 4 空区处理与残矿 回采 紧密结合 ， 尽最 大努 力 回收残矿资源。 经过几年的方案实施 ， 该矿 区上部空 区基本得 到处理 ， 地表 已形成长 4 0 0 m的陷落坑 ， 消除 了空区 地压威胁， 为漂塘矿区地压安全提供 了保障。 3 ． 2 矿区下部地压控制 矿区下部中段地压控制 目的是改善下部矿体应 力分布状态 ， 使下部矿体能够进行顺利开采 ， 以提高 矿产资源利用率。矿区下部地压控制方法是在 3 2 8 中段与 3 8 8中段 之间设置隔离层 ， 防止地压应力集 中现象向下转移。为此 1 保留下部 中段采场矿 柱形成 的框架结构 ， 3 8 8中段 以下框架结构按照采矿方法标准设计形式 保留采场顶底柱 ， 依靠顶底柱以支撑上下盘压力； 间 柱按与采场相邻关系和矿区工程进路保护要求保留 或取消。 2 3 8 8中段 以下矿块 回采设计有底柱 的底部 结构 ， 为 3 2 8中段以下采空区充填创造有利条件。 3 充分利用 开拓与采准工程废石 充填， 充填 重点是采幅较大 、 空区相对集 中、 受构造影响较大的 不稳 定空 区 。 目前 ， 该矿区对该方案正在进行实施之 中， 将为 漂塘矿 区深部矿体开采创造有利条件 ； 另外 ， 隔离层 的设置大大提高了矿 区井下抗洪能力。 4采矿 方法设计 与改进 4 ． 1 分 段矿房 法 漂塘矿区分段矿房法 改进前 主要特点是 ①人 行设备天井常布置在 间柱矿带中央， 与矿 房分段平 巷直接相连 ； ②装 岩机运输平巷和电耙道等底部结 构工程多布置在矿带 内。因此 ， 由于该矿 区细脉带 矿藏围岩与石英脉相间 ， 并界线分明 ， 节理发育 ， 应 用 中存在下列问题 1 布置在矿带内底 部结构工程巷道 稳定差 ， 特别是双侧布置装矿机道矿带 中央布置装矿机运输 平巷与双侧布置斗川矿带 中央布置电耙道稳定性极 差 ， 往往矿房未回采完毕 ， 该矿块底部结构工程因损 坏 严重 而无法 出矿 。 2 由于人行设备天井与矿房分段平巷相互切 割 ， 暴露面积大 ， 在矿房回采过程 中， 在 中深孑 L 爆破 冲击作用下 ， 该人行设备天井常出现井帮冒顶， 不仅 给人行设备天井 日常维护带来很大 困难 ， 而且严重 影响矿房回采顺利进行。 为了实现矿块 回采安全高效 ， 漂塘矿 区对分段 矿房法采场设计与应用进行了改进和完善。 1 为了确保人行设 备天井安全与稳定 ， 将人 行设备天井改为布置在岩石相对稳定的矿体下盘一 侧围岩中， 或者 ， 为提高人行设备天井利用率 ， 将人 行设备天井布置在相邻的两个南北矿体之间的夹石 中间， 再分别布置联络道水平与分段平巷连接 。 2 为确保装岩机运输 平巷稳定性 ， 将 装岩机 运输平巷布置在矿体一侧或者两侧 围岩 中， 若矿体 厚度为 2 0～ 2 5 m时， 装岩机运输平巷布置在矿体上 下盘围岩中； 若矿体 厚度在 2 0 m以下时 ， 装岩机运 输平巷布置在矿体下盘一侧围岩中。 3 为确保 电耙道稳定性 ， 电耙道布 置在矿体 一 侧或者两侧 围岩 中， 若 矿体厚度为 1 0～2 0 m时， 电耙道布置在矿体两侧 围岩中； 若矿体厚度在 l O re 以下时 ， 电耙道布置在矿体下盘一侧 围中。 4 随着矿区开采持续深入 ， 矿体逐步变窄， 不 断扩大电耙出矿底部结构的应用 ， 特别是在 3 2 8中 段矿块 回采推广应用电耙溜井方案可大大提高下部 中段生产能力 。 4 ． 2浅 孔 留矿 法 漂塘矿区为提高小采生产效率 ， 对浅孑 L 留矿法 设计与应用进行 了改进 ， 取得成效。 1 浅孑 L 留矿法采场运输平 巷沿脉掘进时 ， 尽 量把矿脉放在巷道下盘一侧 ， 利于漏斗沿脉施工。 2 为确保底部结构安全 与稳定 ， 将松 木漏斗 改为 水泥 漏斗 。 3 为提高漏斗放矿效率 ， 减少漏斗颈长度， 扩 大漏斗嗽叭口。 下转第 7页 维普资讯 第 5期 王建国等 河 东金矿 不稳固多变 中厚矿体的连续采矿技术 7 4主要技 术经 济指标 工业试验得到的主要技术经济指标如表3所示。 表 3 工业试验采场主要技术经济指标 名称 指标 名称 指标 单 元综合生产能 力 l 2 6 9 I／ d 凿岩台效 4 0 t ／ 台班 采矿损失率 1 ． 9 4 ％ 出矿台效 8 5 台班 采矿贫化率 2 ． 1 6 ％ 采矿直接成本 2 1 ． 5 2元／ t 单位矿石总成 本 l 1 7 ． 2元／ t 年直接经济效益 2 l 5 3万元／ a 5 结 论 1 多变不稳固矿体上 向分层侧伏进路 尾砂充 填连续采矿法 ， 单元综合生产能力大 ， 损失贫化小， 采矿成本低 ， 作业安全， 有效解决了河东金矿不稳 固 中厚矿体开采中的一 系列技术难题 ， 是采矿工艺的 重大突破和采矿技术的重大进步。 2 采用模糊数学 优选采矿方法 ， 用 数值分析 方法优化采场结构参 数， 用正交试验方法 优化采场 爆破参数 ， 研究路线正确 ； 采用一步骤 回采 、 侧伏断 面进路 、 水平浅孑 L 光面落矿 、 电动铲运机 出矿 、 分级 尾砂加筋充填等综合工艺 ， 所选工艺合理 ， 技术经济 指标先进 。 3 采用分段采准分层进路 回采工艺 ， 采 准工 程量小 ， 在分层 回采过程中能根据地质情况的变化 ， 随时调整 回采边界， 有效地控制矿石的损失和贫化。 同时有利于实现选择性 回采。 4 回采 中采用侧伏 断面进路， 既极大地增强了 侧帮暴露充填体的 19 立性能 ， 又可缓解顶板交角处的 应力集中， 有利于充填体立壁和采场顶板的稳定。 5 在充填 体中加入塑料栅 网， 增强 了尾砂充 填体的整体稳定性 ， 大大 降低 了回采过程中充填体 塌落而造成的贫化。 6 充填快速脱水管 的应用使充填 中的滤水速 度大大提高 ， 对充填接顶有明显的改善效果 ， 同时加 快 了进路间的接替速度 ， 提高 了采矿效率。 口 上接第 3页 5 中深孔爆破设计与 改进 漂塘矿区由于矿岩坚硬， 可爆性差 ， 大块率一直 居高不下 ， 造成二次破碎量大 ， 不仅严重影响出矿效 率 ， 而且危及作业人员的安全。为此 ， 该矿区为提高 中深孑 L 爆破效率 ， 降低生产成本 ， 在中深孑 L 爆破设计 与应用中， 不断探索与改进。 5 ． 1 优化 中深孔爆破孔网设计参数 为寻求合理的中深孑 L 爆破孑 L 网设计参数 ， 为提 高中深孔爆破效率 ， 该矿 区在 4 4 8中段有针 对性选 择了两个相邻采场进行不同中深T L T L 网设计参数与 其爆破效果对 比试验， 试验结果如表 l 。 表 l 3 6 8 、 3 4 6采场 中深孔爆破效果对 比 采场 排距 孔底距 一次破碎单耗 大块率 二次破碎单耗 编号 f m m k g ／ t f ％ k g ／ t 3 6 8 1 ． 2 1 ． 8 0． 3 2 2 4 0． 1 9 3 46 1 ． 1 2 ． 2 0． 3 9 l 6 0 ．1 3 由此可见 ， 在 中深孑 L 凿岩设计 中 ， 合理减 少排 距 ， 适当增；O I] T L 底距 ， 孑 L 网设计参数进一步优化 ， 不 仅提高 了中深孑 L 爆破效率 ， 而且降低了生产成本。 5 ． 2 调整上下分段平巷中深孔排炮起爆顺序 漂塘矿区在以往的中深孑 L 爆破设计与应用 中， 上下分段平巷中深孑 L 排炮相对起爆顺序是下分段平 巷 中深孑 L 排炮超前于上分段平巷 中深孑 L 排炮起爆 。 由于下分段平巷 中深T L T L 底与上分段平巷相接近 ． 其中还有部分中深孑 L 与上分段平巷打穿， 因此 ， 在下 分段平巷中深孑 L 排炮爆破过程 中， 往 往会干扰和破 坏上分段平巷 中深孑 L 排炮爆破 的正常起爆 。实践 中， 采场 中深孑 L 爆破后 ， 常出现悬顶与残眼 ， 严重影 响中深孑 L 爆破质量。为此 ， 该矿区在以后的中深孑 L 爆破设计与应用 中， 合理调整上下分段平巷 中深孑 L 排炮相对起爆顺序， 通过正确确定上下分段平巷 中 孑 L 排炮起爆延期时间， 充分让上分段平巷 中深孑 L 排 炮适 当超前下分段平巷 中深孑 L 排炮起爆 ， 不仅避免 了在 中深孑 L 爆破过程 中， 上下分段平巷 中深孑 L 排炮 爆破相互间干扰和破坏 ， 从而防止 了采场悬顶与残 眼的产生， 有利于采场上下分段崩落矿岩在空 中相 互碰撞 ， 从而进一步提高中深孑 L 爆破质量 。 5 ． 3 积极推广应用机械装药 由于中深孑 L 爆破运用组合炮棍手工装药 ， 不仅 劳动强度大 ， 装药质量难以控制 。因而 ， 漂塘矿区积 极推广应用机械装药具有特别重要的意义。 参 考文 献 l 危时安 ． 漂 塘矿 区地 压控 制． 有 色金属 矿 山 部分 ， 2 0 0 4 1 l 6～l 7 2 宋 永 国． 漂 塘 矿 区 残 矿 回采 技 术 探 讨．中 国 钨 业． 2 0 0 4 4 2 3～2 5 3 宋永 国． 漂塘矿区矿块底 部结 构设计 与应用 探讨． 有色金 属 矿 山部分 ， 2 0 0 4 6 l O ～1 2 口 维普资讯