试探采矿工艺技术改造
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摘要：许多铜矿开采的实例表明，对于不稳定矿带的开采，选择怎样的采矿方法是至关重要的。文章结合丰山铜矿具体实例，解释了分段碎石胶结充填法在不稳固矿带的应用原因、方法和效果。
一、地质状况概述
丰山铜矿的南缘矿带存在于花岗长斑岩和嘉陵江灰岩的接触带中，矿体东西走向长度约1000m；延深大约350m；倾角约50°-80°，平均56°；矿体的厚度变化1m-75m间，平均厚度约27m；矿体沿倾斜方向的分枝复台理象比较普遍，产状变化大，矿体中有夹石，矿石以含有铜矽卡岩为主；含铜大理岩与含铜花岗长斑岩矿石大约占总矿石量的15%。矿石稳固性差，f=4-6。上盘围岩是大理岩，f=6-8；节理裂隙非常发育，节理面填为绿泥石化、滑石化等金属矿物，形成较光滑节理面，极易沿节理面大块冒落，属于不稳固。下盘围岩是花岗长斑岩，受到较为严重的风化合构造破坏。F=4-6，掘进巷道的过程中，常以小块形式自然冒落，稳固性很差。
二、无底柱分段崩落采矿法
第一，矿块的结构参数和采切巷道的布置。此采矿法的结构参数及采切巷道布置为中段高度50m，分段高度10m，进路间距10m，回采进路规格3.1m×3.1m（宽×高）。分段运输道布置在矿体下盘围岩中，距离矿体界线7m-8m，通过主斜坡道和分段分枝斜坡道与下盘分段运输道联通。回采巷道垂直于矿体走向布置，溜井间距50m-70m，于矿体上盘沿矿体走向掘进切割平巷，在切割平巷的适当位置打切割井，使用切割平巷和切割井联合拉槽。
第二，存在的问题。因为南缘矿带矿石和围岩的稳固性差等引起诸多问题，如：经常发生巷道片帮冒顶、分段坑道存在多处垮塌；采矿过程中深孔变形破坏，炮孔利用率只有约60%，导致爆破效果较差，出现悬顶现象；放矿无规律可循，且出矿口垮落过高，在停止出矿后，崩落废石在巷道的堆积距离仍然很长，极易埋住后排的炮孔，使得不能装药爆破；矿体形态较复杂、产状变化多、夹石穿插频繁，难剔除，且矿石流动性较差，废石流动性较好，在出矿过程里容易超前贫化，较难控制出矿品位。
三、分段碎石胶结充填法
把一个中段50m的高度平均分成5个分段，在分段内布置垂直于矿体走向的采场。在分段采场内，按照采矿步距4m-6m或更长组织采、出、充循环作业，沿矿体走向不留矿柱连续回采。分段采场断而呈类似椭圆状的多边形，周围应力集中较小，顶板上基本无受拉破坏区域，有利于保持采场的稳定。使用自然级配的碎石胶结充填技术，充填碎石料经过水泥浆自淋混合在采场无需脱水。用台车凿岩，铲运机出矿和充填，实现了采矿、出矿及充填作业全盘无轨机械化运作。
第一，采切巷道布置。使用下盘脉外斜坡道采准，分段沿脉平巷、溜矿井、充填井及通风泄水井等布置于在各分段水平的下盘脉外。各个分段同分枝斜坡道连接，分枝斜坡道同主斜坡道相连通，主斜坡道直接连通地表。斜坡道断面4.2m×3.2m（宽×高），分段沿脉道3.8m×3.2m（宽×高），天溜井联络道及进路3.4m×3.0m（宽×高），充填井直径2m。每条进路当头和进路夹石后面布置规格2m×2m的切割井。巷道掘进通常使用光面爆破技术。支护形式有喷锚支护、超前锚杆支护、喷锚网联合支护、整体混凝土浇灌支护及E型块衬砌支护等。采切工程使用喷锚网支护，喷厚度100mm混凝土，锚杆每排5根-6根，每根长为1.5m-1.8m，排距为1.0m-1.5m，金属网固定于锚杆位置
第二，回采工艺。回采工艺使用CTC700型风动采矿台车，配YGZ-90型凿岩机钻凿直径65mm的向扇形中深孔，每排8-9孔，排距为1.5m，最深炮孔为7m，凿岩效率40m-50m／（台・班）。采用2#岩石炸药，FZY-l00型风动装药器装药，孔底起爆器及非电导爆管分段起爆。每次爆破3-4排，崩矿步距约为4m-6m，炸药单耗综合平均0.72kg／t。使用WJD-1.5电动铲运机出矿。当采矿步距小于6m时，在回采进路内出矿，而大于6m时在回采进路和出矿横巷相结合出矿或者使用遥控铲运机出矿。为了保证出矿安全，铲运机司机只允许在巷道中作业，不能进入采空区。
第三，充填工艺。南缘矿带的设计生产力1500t／d，欲达到要求，需建立工业碎石胶结充填系统。在地面将水泥搅拌制成浓度约为56%的水泥浆，经过管道自流进入井下，将露天排土场的废石破碎成40mm以下的自然级配碎石或者使用掘进巷道废石当作充填材料。通过3m的主充填井，下放到中段水平，经传送带输送至各个分充填井，而后到各个分段水平。在井下充填水平，将水泥直接淋在碎石堆上进行自淋混合之后，由铲运机把充填材料运送到采场进行充填。铲运机的装卸过程可以让充填材料再次混合，从而形成均质充填体。
四、技术改造效果
碎石水泥浆胶结充填工艺技术有效解决了在无底柱分段崩落法开采过程中存在的许多问题。生产实践证明矿区分段碎石胶结充填采矿法工艺可靠、技术先进，能够解决生产过程中的问题，尤其体现在三个方面：一是解除山体滑坡的威胁及地表水对井下造成的威胁；二是解决巷道坍塌炮孔变形问题，保障了生产安全；三是大大降低采矿贫化率和损失率，使得出矿品位提高，带来可观的经济效益，同时资源被充分回收，显著增加社会效益。
五、结束语
分段碎石胶结充填法在不稳定矿带中成功的应用并收获良好效果，但在诸多方面仍需改善和提高。总之，在实践中不断探索和改造，必定会在采矿工艺上取得进步，充分利用资源，降低成本消耗，保证生产安全，更加高效高产的完成采矿任务，从而提高经济效益。
参考文献：
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4、刘明生,龚浩源.铜山铜矿采矿工艺技术改造之我见[J].矿业研究与开发,1999(6).
（作者单位：龙煤集团鹤岗分公司益新煤矿）