張紹國

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

銅坑礦三級(jí)礦量失衡的原因及對(duì)策

張紹國

(廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

三級(jí)礦量失衡是影響銅坑礦井下采礦生產(chǎn)的重要因素。通過井下實(shí)地調(diào)查和項(xiàng)目研究，發(fā)現(xiàn)礦量失衡的主要原因是礦山系統(tǒng)滿負(fù)荷生產(chǎn)、早期回采順序錯(cuò)亂、地壓活動(dòng)強(qiáng)烈、機(jī)械設(shè)備老化等。為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，在三級(jí)礦量管理研究與實(shí)踐基礎(chǔ)上，提出了做好微震監(jiān)測、實(shí)施采空區(qū)充填、引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備和加強(qiáng)專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)等對(duì)策措施。

銅坑礦；三級(jí)礦量；原因分析；對(duì)策

0 前 言

地下礦山三級(jí)礦量平衡是礦山企業(yè)正常生產(chǎn)的重要指標(biāo)，國內(nèi)許多礦山為了完成繁重的生產(chǎn)任務(wù)，不得不實(shí)行大規(guī)模立體開采，空區(qū)未充填，因此巖礦體發(fā)生破碎和垮落，一些運(yùn)輸巷道下沉或堵塞，導(dǎo)致生產(chǎn)礦量不平衡，采出礦工作艱難。在礦山三級(jí)礦量管理方面，專門的研究和公布的成果較少，國內(nèi)先后有陳毓川[1]、蔡明海[2]、陳何[3]等開展了許多研究工作。為了解決生產(chǎn)難題，銅坑礦與長沙礦山研究院有限責(zé)任公司、北京礦冶研究院等科研院校合作，開展了《地下金屬礦山復(fù)雜難采二步資源大規(guī)模采礦新技術(shù)》、《92號(hào)礦體頂板穩(wěn)定性與承壓區(qū)安全開采監(jiān)控》等科研項(xiàng)目。

1 銅坑礦生產(chǎn)概況與三級(jí)礦量現(xiàn)狀

1.1 礦山基本情況

銅坑礦地處廣西大廠礦田西礦帶，是華錫集團(tuán)的主體礦山[4]。礦區(qū)位于廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)，以錫多金屬礦豐富而著稱。于1967年由長沙有色設(shè)計(jì)研究院開始設(shè)計(jì)，1981年6月正式投產(chǎn)，經(jīng)過多年建設(shè)，現(xiàn)已形成完善的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。礦山開拓系統(tǒng)為側(cè)翼式主、副井、風(fēng)井和主斜坡道聯(lián)合開拓，早期采礦方法為房柱法和留礦法，現(xiàn)為崩落法。礦山設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為240萬t/a，目前礦山實(shí)際生產(chǎn)能力已達(dá)到227萬t/a，承擔(dān)華錫集團(tuán)車河選廠和長坡選廠的供礦任務(wù)。

1.2 三級(jí)礦量現(xiàn)狀

銅坑礦建礦初期開采細(xì)脈帶礦體，由于礦體含硫高發(fā)生自燃而停采，繼而開采下部91號(hào)富礦體，生產(chǎn)規(guī)模約60萬t/a，礦房采空后用棒磨砂充填，回采率較高。至2000年，91號(hào)富礦體資源枯竭，轉(zhuǎn)入了92號(hào)特大型錫礦體的開采[5]。由于92號(hào)礦體品位相對(duì)較低，有色金屬價(jià)格低迷，企業(yè)經(jīng)營困難，因此不得不擴(kuò)大生產(chǎn)[6]，年采出礦量達(dá)220萬t，因成本過高而未進(jìn)行空區(qū)充填。一般而言，地下礦山開拓礦量的保有期應(yīng)為3 a左右，采準(zhǔn)礦量1 a以上，備采礦量0.5 a以上。然而，近十多年來，銅坑礦三級(jí)礦量嚴(yán)重失衡，生產(chǎn)組織十分艱難。

2 三級(jí)礦量失衡的原因

(1)超能力生產(chǎn)，回采順序錯(cuò)亂。銅坑礦是華錫集團(tuán)的主要供礦基地，從經(jīng)營角度出發(fā)，為了企業(yè)的生存，只能讓系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和超能力生產(chǎn)。銅坑礦三大礦體垂直分布，在開采92號(hào)礦體的同時(shí)，盡量回采上部的細(xì)脈帶礦體和91號(hào)礦體，這就形成了“上下齊動(dòng)，左右開弓”的局面[7]。另外，由于成本因素，如455m水平礦柱群二采區(qū)，早期因地質(zhì)品位相對(duì)較低而未采，待附近采場開采結(jié)束后，形成了一個(gè)孤島，雖然開拓礦量和采準(zhǔn)礦量仍然存在，但因安全問題，難以形成備采礦量。

(2)空區(qū)未充填，地壓活動(dòng)強(qiáng)烈。由于對(duì)采空區(qū)未進(jìn)行充填，開采技術(shù)條件復(fù)雜，所以采用崩落采礦法，如圖1所示，放頂后會(huì)貫通上部的細(xì)脈帶空區(qū)和火區(qū)[7]，火燒灰擴(kuò)散蔓延快，撒水降溫后，局部出現(xiàn)火燒灰與礦石一起流動(dòng)的現(xiàn)象。地壓活動(dòng)頻繁，備采工程破壞大，如455m水平T504采場，201?？碧骄€等區(qū)域發(fā)生底板下沉。井下施工安全條件差，影響了施工進(jìn)度，如二采區(qū)已完成大部份采準(zhǔn)施工，前期受地壓活動(dòng)影響，方案不得不重新調(diào)整。

(3)機(jī)械設(shè)備老化，作業(yè)效率低。銅坑礦整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)建成于上世紀(jì)，近幾年來雖然做了一些改造工程，但機(jī)械設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，新的設(shè)備購進(jìn)較少。作業(yè)效率低，如掘進(jìn)用的鑿巖臺(tái)車較少，掘進(jìn)速度較慢。

(4)施工隊(duì)伍的技術(shù)不規(guī)范。銅坑礦過去設(shè)置有掘進(jìn)工區(qū)，巷道掘進(jìn)由掘進(jìn)工區(qū)專門負(fù)責(zé)，鉆工都富有經(jīng)驗(yàn)，施工質(zhì)量可靠。掘進(jìn)工區(qū)撤消后，現(xiàn)在的采掘施工隊(duì)管理水平低，人員流動(dòng)頻繁，鉆工技能低，掘進(jìn)工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，影響了進(jìn)度。鑿巖方面，勞動(dòng)組織不合理，臺(tái)班丟失嚴(yán)重，備采進(jìn)度慢，不能按時(shí)完成，采場準(zhǔn)備過慢，備采礦量不足。

3 三級(jí)礦量平衡的對(duì)策

3.1 綜合考慮，周密計(jì)劃

合理規(guī)劃各礦體資源的開采，崩落區(qū)遵循自上而下的順序開采[8]，從垮落區(qū)向外圍輻射回采，正確處理生產(chǎn)和安全、環(huán)保的關(guān)系，落實(shí)各項(xiàng)安全、環(huán)保技術(shù)措施。針對(duì)存在的問題和薄弱環(huán)節(jié)，加強(qiáng)礦山科研工作，攻克生產(chǎn)技術(shù)難題，推廣使用行之有效的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，不斷提高礦山生產(chǎn)技術(shù)水平，促進(jìn)礦山生產(chǎn)的發(fā)展。提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，確保每個(gè)季度完成采準(zhǔn)、備采設(shè)計(jì)量達(dá)60萬t。成立設(shè)計(jì)專題小組，加強(qiáng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，制定考核激勵(lì)辦法，部分采礦設(shè)計(jì)可以采取外包方式完成。加強(qiáng)維護(hù)6大系統(tǒng)，繼續(xù)做好地壓監(jiān)測監(jiān)控，持續(xù)建設(shè)二級(jí)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化礦山，做好通風(fēng)檢測及監(jiān)控工作，確保安全生產(chǎn)投入。

3.2 更新裝備，提高效率

(1)繼續(xù)推廣液壓掘進(jìn)鑿巖臺(tái)車，提高掘進(jìn)效率。實(shí)行掘進(jìn)、出渣和拉運(yùn)等相關(guān)工序一體承包，提高掘進(jìn)進(jìn)度。提高生產(chǎn)協(xié)調(diào)力度，確保風(fēng)、水、電供應(yīng)的正常。

(2)引進(jìn)或改造鑿巖設(shè)備，使之適合于低矮巷道的鑿巖工作。淘汰落后的YQ－100B鉆機(jī)，提高鑿巖效率，為下向充填孔鑿巖準(zhǔn)備。

(3)引進(jìn)撬毛臺(tái)車、現(xiàn)場混裝乳化炸藥車。隨著開采水平下移，巖層層理發(fā)育，受爆破震動(dòng)、地壓活動(dòng)影響，巷道穩(wěn)固性差，松石滑板多，采用人工處理方式勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)系數(shù)高，通過引進(jìn)撬毛臺(tái)車可以減少危險(xiǎn)系數(shù)。根據(jù)爆破器材管理規(guī)定及施工人員安全，需增加現(xiàn)場混裝乳化炸藥車確保施工安全、提高裝藥效率。

(4)對(duì)影響生產(chǎn)的老舊設(shè)備及時(shí)更換到位，計(jì)劃新增加2臺(tái)阿特拉斯鏟運(yùn)機(jī)及8臺(tái)20 t井下運(yùn)礦車，確保供礦工作穩(wěn)定、持續(xù)。淘汰高能耗的設(shè)備，對(duì)井下各水泵房的多級(jí)離心泵組進(jìn)行更新。根據(jù)國家相關(guān)法令，對(duì)電纜等設(shè)施更換為阻燃型。

3.3 實(shí)施充填，鞏固安全

隨著低成本充填工藝技術(shù)的進(jìn)步，目前92號(hào)礦體具備了充填法開采的條件，通過采礦方法變革，由崩落法轉(zhuǎn)為充填法[9]，可以較大幅度提高92號(hào)礦體的回收率。盡快完成充填系統(tǒng)建設(shè)，逐步完善深部、四、六盤區(qū)充填法采礦區(qū)域的開采規(guī)劃。現(xiàn)有采空區(qū)約5萬m3未進(jìn)行膠結(jié)充填或膏體充填接頂，為了控制地壓，安全高效回采周邊礦體，需對(duì)其采空區(qū)進(jìn)行固化充填、接頂，故加快充填系統(tǒng)建設(shè)和井下主充填管路網(wǎng)的掘進(jìn)、布設(shè)，為各中段采空區(qū)充填提供保障。崩落轉(zhuǎn)充填法采礦補(bǔ)充的開拓工程約3萬m3，需在3～5年內(nèi)完成，工程量較大，給排廢系統(tǒng)和運(yùn)輸提升系統(tǒng)帶來很大的壓力，各中段采空區(qū)不均衡時(shí)采取斜道拉運(yùn)廢石方法實(shí)現(xiàn)，同時(shí)加快充填系統(tǒng)相關(guān)工程建設(shè)工作。

3.4 科技創(chuàng)新，攻克難題

近幾年來，結(jié)合銅坑礦生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)研究，《高應(yīng)力條件下礦柱群安全開采技術(shù)研究》、《92號(hào)礦體頂板穩(wěn)定性與承壓區(qū)安全開采監(jiān)控》等科研成果的應(yīng)用，成功解決了92＃礦柱群一采區(qū)的回采難題，為三級(jí)礦量平衡創(chuàng)造了條件。由此表明，依靠科技進(jìn)步和先進(jìn)裝備，是從源頭上控制安全風(fēng)險(xiǎn)，從根本上提升安全保障能力的有效措施。今后，還應(yīng)加強(qiáng)科技研究和實(shí)際應(yīng)用，如利用3DMine軟件建立空區(qū)、垮落區(qū)模型，通過微震監(jiān)測與地壓監(jiān)控，進(jìn)行危險(xiǎn)預(yù)警，提高可采礦量的貯備、合理開發(fā)和利用資源，是切實(shí)可行的。

4 結(jié) 論

(1)礦體垮落、巖層破碎及運(yùn)輸巷道遭到破壞是造成銅坑礦三級(jí)礦量失衡的重要因素，只有做好采空區(qū)的充填工作[10]，才能從根本上保障三級(jí)礦量的平衡。

(2)實(shí)施探采結(jié)合，利用探礦巷道做采礦出礦穿脈，既節(jié)省成本，又可縮短采場的開采周期。

(3)長沙礦山研究院微震監(jiān)測技術(shù)在我礦應(yīng)用多年，如405水平二采區(qū)等垮落險(xiǎn)情均得到了提前預(yù)報(bào)，防患于未然，有效地保護(hù)了可采礦量和三級(jí)礦量平衡，值得深入研究和推廣應(yīng)用。

(4)為了更好地做好三級(jí)礦量平衡工作，需要加強(qiáng)生產(chǎn)管理和技術(shù)改進(jìn)，加強(qiáng)科技人才培養(yǎng)，通過專業(yè)培訓(xùn)、學(xué)術(shù)會(huì)議交流等方式取長補(bǔ)短，提高從業(yè)人員水平。同時(shí)，樹立尊師重道的學(xué)風(fēng)，發(fā)揮資深工程師的優(yōu)勢，以老帶新，讓“會(huì)的人愿意教，不會(huì)的人希望學(xué)”，見賢思齊，共同進(jìn)步，從整體上提高技術(shù)隊(duì)伍的業(yè)務(wù)素質(zhì)，搞好礦山各項(xiàng)工作。

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2015-06-02)

張紹國(1967－)，男，湖南沅江人，碩士，采礦高級(jí)工程師，主要從事礦山生產(chǎn)技術(shù)管理工作，Email:zhangshaoguo123＠163.com。