劉 濤

(湖南安化湘安鎢業(yè)有限責任公司， 湖南 安化縣 413508)

大溶溪白鎢礦區(qū)II、III礦層采礦參數的確定

劉 濤

(湖南安化湘安鎢業(yè)有限責任公司， 湖南 安化縣 413508)

湘安鎢業(yè)大溶溪礦區(qū)已有25 a采礦歷史，隨著I、IV礦層的開采已逐漸不能夠滿足生產礦量需求，開始將低品位II、III礦層納入開采范圍。因礦體厚大，不適用原有全面法進行開采，擬使用上向水平分層充填采礦法進行開采，并針對此采礦法作出相應的采礦系統配套與采礦結構布置,并確定了鑿巖與爆破參數。應用結果表明，上向水平分層充填采礦法適用于開采低品位礦層。

厚大礦體；水平上向分層充填采礦法；中深孔；采場結構

1 大溶溪白鎢礦區(qū)概況

大溶溪白鎢礦區(qū)位于揚子地體與湘中南地體的結合部位，雪峰弧形韌性剪切構造帶由NEE向NE方向的轉折處，著名的湘西鎢銻金礦帶中段。礦區(qū)為具有舒緩波狀向斜的單斜構造，礦體傾斜與地形坡向相同，傾角較平緩，一般30°左右。深部埋藏90 m左右，大部分礦體位于侵蝕基準面以上，埋藏淺，礦體距地表垂深最淺處不足30 m，一般150 m左右，最深不過300 m。礦體頂底板圍巖穩(wěn)固，破壞礦體的成礦后斷裂少見，斷距小。礦體硬度系數為12～18級，礦體基本連續(xù)完整，圍巖堅硬穩(wěn)固，巖石硬度系數為12～14級，礦山開采十年來，井下少有支護現象，總的來說，礦山工程地質條件良好。礦體整體呈大透鏡狀產出，從上到下依次劃分為I、II、III、IV四個礦層，其中以I、IV礦層礦石品位較好，II、III礦層次之，尤以I礦層產狀與品位最優(yōu)。礦體整體厚度50～70 m，東西走向長500～1000 m，呈向北傾向，礦體出露標高580 m，鉆孔控制最低標高為0 m。

2 采礦方法及采場結構參數

2.1 原采礦方法

礦山自1987年開采以來，一直使用全面法開采I礦層資源，后鎢金屬價格上漲，受經濟利益驅動又以全面法動采IV礦層。目前共計形成采空區(qū)約82萬m3。礦區(qū)所使用采礦法為留不規(guī)則礦柱的房柱法，其采場結構布置見圖1。

采場沿礦體走向劃分礦房、礦柱，礦柱規(guī)格設計為Φ3.0 m,礦柱間距6～8 m(即為礦房)；先沿設計方向掘進中段天井，礦體利用天井為自由面，自切巷往上推進；鑿巖爆破采用7655式鑿巖機鑿巖，淺孔爆破，孔徑40 mm，深度1.8～2.2 m，平均孔距70～90 cm；使用巖石膨化硝銨炸藥爆破，導爆管、雷管起爆。控制大塊率，礦石塊度控制在250 mm×250 mm以內；采場通風以自然通風為主，局部使用機械通風。新鮮風流從中段天井進入，清洗工作面后，經東部切割巷道聯絡道與采空區(qū)由底巷排出地表；礦石經電耙耙礦至斗口，采用人工放斗，機車加礦車運輸至中段溜井或礦、廢石倉。

2.2 上向水平分層充填采礦法

經過長達25 a的開采，目前大溶溪礦區(qū)白鎢礦床I、IV礦層資源消耗過快無法滿足生產需求，根據生產發(fā)展的需要準備開始對II、III礦層進行開采。針對礦體賦存的實際情況和采礦擬對II、III脈開采使用上向水平分層充填采礦法進行開采。初步擬定采場布置見圖2。

采場垂直走向布置，每個礦房寬度為10 m，長度50 m，中段高度35 m。將礦塊沿傾斜方向分層，分層高度4 m，共分9層；每個礦塊布置6個大礦房，分別為1-6#礦房。即每個礦塊總計分為18個小礦房；在第一分層掘進垂直于礦體走向的拉底巷道6條，然后垂直于拉底巷道扇形布孔采礦，下分層采礦時順帶形成上分層拉底巷道。在分層巷道與采場分層之間掘刷采準斜坡道，在原IV脈采場采空區(qū)內有礦體阻礙同分層礦房聯通時，掘進或刷通；采場回采自下而上分層進行，分層內礦房分奇偶數跳間回采，礦房沿水平進路后退式回采。其中，遇夾石則不采，留為礦柱。每采完一個礦房，立即進行尾砂膠結充填。第一分層采用CY-0.75鏟運機出礦，鏟運機直接鏟裝至FYC0.75礦車，由礦車運往主斜井溜井，第二分層及以上分層采場礦石采用CY-2C柴油鏟運機鏟運，每一臺鏟運機供3個礦房同時出礦。鏟運機將礦石運至采場溜井，經中段運輸到主井溜井再由主井提出地面；第一分層采用YT28鉆機，鋼釬長度2.5 m，鉆頭直徑38 mm，人工鑿巖鉆孔平行于拉底，拉底規(guī)格3 m×2.8 m；中段通風由主扇產生的負壓完成，采場局部通風使用機械通風，使用正壓通風為工作面送入新鮮風流，同時通過拉底巷道排出污風，經分段平巷東部的通風井抽出；主充填系統通過360平硐進入IV脈采空區(qū)，由采場采空區(qū)直接下放到需要充填的分層高度，再由拉底巷道進入到需要充填的礦房，在礦房端部設置濾水墻，通過水溝將水引入到中段水倉。一分層充填前先施工人工假底作為下中段采場的假頂，假底厚1～2 m，采用12 mm鋼筋布網，網度300 mm×300 mm；砼標號大于C15；膠結部分固化劑∶尾砂=1∶8比例膠結，28 d齡期強度超3 MPa。充填技術控制由采礦技術人員按充填技術要求，現場具體情況指揮和確定； 單個采場最大暴露面積350～550 m2,回采深度+290～+410 m，適合大溶溪礦區(qū)礦巖穩(wěn)固、采深淺地壓小的情況，因此，基本不需要支護。必要時可以通過減小回采跨度減小暴露面積，加強充填等措施控制頂板。

圖1房柱法

圖2 上向水平分層充填采礦法

3 鑿巖與爆破參數的確定

(1) 炮孔布置:炮孔為垂直上向扇形炮孔。選用YGZ90導軌式鉆架加TJ25圓盤鉆架進行鑿巖，中深孔的架點高度為1.4 m(即TJ25圓盤鉆架的圓盤重心高度)，以1.4 m為起點，在控制范圍內做扇形放射狀布孔，先布中心孔，再根據鉆孔爆破設計角度按設計位置標定標點布孔。奇偶數排孔呈梅花狀交錯排列。

(2) 炮孔直徑D:根據選用設備YGZ90導軌式鑿巖機可選擇孔徑為50～80 mm，根據礦山的實際情況以及大塊率的控制、孔深要求、鉆頭的耐用性等綜合考慮選擇D=60 mm。

(3) 最小抵抗線:按炮孔的直徑確定最小抵抗線，對于堅硬巖石：

w=(20～30)d=1.2～1.8 m

式中，w為最小抵抗線，m；d為炮孔直徑，為60 mm;

參考國內類似礦山資料，根據礦山的巖石硬度f=12～18，綜合公式計算，選擇最小抵抗線為1.35 m;

(4) 炮孔排距：垂直扇形中深孔鑿巖爆破炮孔排距即為爆破的最小抵抗線，為1.35 m;

(5) 孔底距：對于扇形孔，孔底距a可以按照以下公式計算:

a=mw=2.025～2.7 m

式中，m為密集系數，扇形中深孔，孔底m值為1.5～2.0 m；w為最小抵抗線，1.35 m;

(6) 單位炸藥消耗量：目前礦山還未開展實際的爆破藥量統計工作，參考國內同類礦山經驗數值與礦體堅固性系數(見表1)，取q=1.0 kg/m3。

表1 按巖石堅固性系數取值炸藥單耗

根據計算所得的參數，對大溶溪礦區(qū)290中段的290-6#厚大礦體實驗采場使用該參數進行了中深孔的布孔設計，炮孔的排距為1.35 m，炮孔的孔底距為1.6～2.2 m炮孔孔徑為60 mm。炮孔的布置情況見圖3～圖4。

圖3 290-6#中深孔排孔布置

圖4 扇形孔布置及裝藥

由于大溶溪礦區(qū)礦體傾角較緩，坡度大約為30°。而且II、III礦層位于I、IV礦層的中間，因此在采場切槽方面可以省下大量的工作量，可以用原有的IV礦層采空區(qū)作為采場側向拉槽。布置排孔的坡度時應根據采場的實際條件來因地制宜。II礦層靠近I礦層的交界處并沒有明顯的界限，其礦石品位呈逐漸下降的趨勢，在布置最后幾排排孔時因根據現場情況適當的減少孔深。

考慮到使用尾砂膠結充填，其存在的濾水以及充填體塌落收縮等問題，單次充填的厚度不宜超過5 m，因此每采礦分條應分2次充滿，可以用上階段的拉底巷道作為充填管路與通風管路的布設巷道。

實驗階段使用的爆破器材為導爆管雷管加柱狀硝銨或乳化炸藥(直徑D=50 mm)，正式開采應使用應改變爆破器材，使用導爆索加粒狀銨油炸藥來進行爆破，使用BQF-100裝藥器來提高炮孔裝藥的效率以及節(jié)省火工材料成本。

4 結 論

通過理論計算確定了適合大溶溪礦區(qū)的中深孔爆破參數，為厚大礦體采礦開采實驗提供設計依據。通過改變采礦方法與采礦結構，引入機械化鑿巖與裝礦，有效的減輕了井下作業(yè)人員的勞動強度，提高了采礦效率；通過采礦嗣后充填，減少了井下空區(qū)，減少了采礦的安全風險。

[1]采礦手冊編委會.采礦設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社.1990.

[2]王運敏，等.現代采礦手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社.2012.

[3]王黎明，等.湖南安化湘安鎢業(yè)公司大溶溪礦區(qū)1500 t/d改擴建方案說明書[R].2008.10.

[4]劉成平，等.新型尾砂膠結材料在礦山充填中的應用[C]//第五屆中國充填采礦技術與裝備大會,2011.

2017-05-19)

劉 濤(1986-)，男，湖南常德人，助理工程師，主要從事采礦技術與管理工作,Email：32540298@qq.com。