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《金屬礦山雜志》2014年第七期

1采場結(jié)構(gòu)

(1)采場布置方式及結(jié)構(gòu)參數(shù)。采場垂直礦體走向布置，主礦體傾角一般均大于50°，其礦塊構(gòu)成要素見表2，具體結(jié)構(gòu)見圖1;對于傾角小于50°的部分礦體，分段高度采用15m，采場長、寬尺寸依礦體賦存特點確定。(2)采準切割工程。主要采準切割工程包括分段巷道、出礦穿脈巷道、切割天井、上部穿脈鑿巖巷道、上部沿脈鑿巖巷道。分段巷道布置在礦體上盤，距上盤礦體15m;上下分段出礦穿脈巷道兼做切割巷道，用作采場出礦、切割深孔施工、掏槽補償空間和掏槽天井的施工通道;切割天井垂直布置于切割槽(出礦穿脈切割道)的中部，距礦體下盤的三角區(qū)布置2～3排輔助掏槽炮孔，位置選擇要有利于切割井掏槽和減小掏槽爆破對下盤圍巖的破壞;上部穿脈鑿巖巷道用于施工切割井孔、切割掏槽孔、掏槽孔爆裝藥和作沿脈鑿巖巷道的通道;下部出礦穿脈巷道要與上部穿脈鑿巖道對齊，便于切割井和切割掏槽爆破出現(xiàn)異常時進行處理;上部沿脈鑿巖巷用于中深孔施工和中深孔爆破裝藥。(3)采場底部結(jié)構(gòu)。由于該礦采用無軌斜坡道開拓系統(tǒng)，應(yīng)用遙控鏟運機出礦，故采用了平底式底部結(jié)構(gòu)［18］。這種底部結(jié)構(gòu)直接利用回采進路作為出礦巷道，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、施工效率高的優(yōu)點，避免了傳統(tǒng)漏斗式或塹溝式底部結(jié)構(gòu)采切工程量大、結(jié)構(gòu)復雜、穩(wěn)定性差、施工周期長的弊病。

2回采工藝

2.1回采順序自分段巷道掘穿脈道至礦體下盤，沿礦體下盤掘沿脈鑿巖道，同時在下部分段掘出礦穿脈巷至礦體下盤，并沿礦體走向掘進下盤沿脈道，之后鑿切割天井爆破孔、切割槽垂直深孔及采場扇形中深孔，采用一次爆破成井方式形成切割天井，之后分2～3次爆破形成切割槽，最后一次爆破采場扇形深孔。采用遙控鏟運機由下分段出礦進路將礦石裝上后經(jīng)出礦穿脈巷、分段巷搬運到分段巷裝車點，將礦石裝入40t礦用卡車運至地表礦石堆場(鏟運機裝礦點至裝車點的距離不超過250m)。待出礦完畢后構(gòu)筑充填擋墻，自上分段架設(shè)充填管線實施空區(qū)充填。其中一期采場采用膠結(jié)充填，二期采場先膠結(jié)打底充填后，再采用廢石非膠結(jié)充填或尾砂非膠結(jié)充填。

2.2鑿巖礦山采用Simba1354全自動深孔鉆機配合鉆孔精確定位系統(tǒng)進行中深孔鑿巖工作，鑿巖效率為510m/d，其中深孔鑿巖參數(shù)見表3。

2.3裝藥及爆破板廟子金礦采用Normet的MC605裝藥臺車進行深孔散裝炸藥的機械化裝藥，所用炸藥為散裝AN-FO炸藥，裝藥效率為0.9t/h，上向裝藥孔深可達46m，綜合返藥量低至0.8%。為最大限度減少爆破對礦區(qū)周圍農(nóng)戶及地表建筑物的影響，以及減少爆破振動對圍巖、充填體的破環(huán)，經(jīng)大量的實驗對比，采用高精度數(shù)字雷管進行深孔微差爆破與扇形孔超前拉底爆破，單次爆破最大總裝藥量顯著增加，但單響藥量可控制在75kg以內(nèi)，很好地降低了爆破震動對周邊環(huán)境和社區(qū)的影響。礦石損失率由初步設(shè)計的12%降低至6%以下，表4是高精度數(shù)字雷管爆破與傳統(tǒng)中深孔爆破工藝的參數(shù)對比。同時以Simba－H1354導向釬桿精確鑿孔、超大直徑六空孔掏槽、高精度數(shù)字雷管螺旋式微差爆破為手段，實現(xiàn)了4m2小斷面條件下高30m切割井的一次爆破成井施工工藝。針對溶洞區(qū)采場裝藥、開采難度大的問題，采用了如下幾種方法:①對于較大的溶洞區(qū)，通過改變爆破順序和回采順序，利用溶洞區(qū)作為補償空間實施爆破，無需施工切割天井;②利用“隔山打牛”的爆破方式，即利用相鄰采場巷道遠距離鑿孔裝藥爆破等方式，解決溶洞區(qū)無法掘進或鑿巖、裝藥的礦體落礦問題，或采用上、下分段相向鑿巖爆破等方式;③對于規(guī)模較小的溶洞區(qū)，則利用相關(guān)材料加固、修復炮孔，最大限度避免溶洞區(qū)對采礦作業(yè)的影響，減少礦石損失。

2.4出礦礦山采用中深孔鑿巖、全礦房一次爆破方式，采場的暴露面積較大，為此礦山應(yīng)用CATR1700G大型遙控鏟運機(6m3)進行采空區(qū)的快速出礦工作，出礦效率為120t/h。鏟運機將礦石從采礦點運出后，經(jīng)出礦穿脈巷，分段巷搬運到各分段巷裝車點，再經(jīng)由CAT45t卡車通過斜坡道直接運至地表礦倉。

2.5支護板廟子金礦采準、切割巷道以往采用干噴+管縫錨桿+樹脂錨桿的支護方式，雖然支護效果良好，但存在干噴混凝土工藝復雜、作業(yè)環(huán)境差、混凝土強度低、掛鋼網(wǎng)支護時間長、管縫錨桿錨固力低等諸多缺點［16-17］。經(jīng)技術(shù)攻關(guān)，上述巷道采用了先進的“濕噴混凝土+樹脂錨桿”機械化支護方法，即出渣結(jié)束后先采用Spraymec1050WPC濕噴臺車噴射纖維混凝土支護，經(jīng)2～3h的養(yǎng)護，采用H282雙臂液壓鑿巖臺車機械化安裝樹脂錨桿，新的支護工藝使噴射混凝土強度由C10、C15提高至C30，錨桿的錨固力由80kN提高至200kN，1個循環(huán)支護作業(yè)時間由原來的10～12h縮短至5～6h。

3充填工藝

板廟子金礦針對不同工序和特點的采場，應(yīng)用不同充填工藝與料漿輸送方式。形成了以尾砂、廢石等做充填材料，依靠自流、泵送兩大泵送方式進行的以尾砂膠結(jié)充填為主，廢石膠結(jié)充填和廢石充填相結(jié)合的充填工藝。有效地控制地壓、保障作業(yè)安全、降低了采礦成本、大幅度減少了廢石對礦山環(huán)境的破壞。(1)充填材料。膠結(jié)劑采用32.5級復合硅酸鹽水泥，礦山所用尾砂采用外購尾砂，添加自產(chǎn)廢石破碎后用于井下充填。(2)充填能力。目前礦山井下生產(chǎn)能力約為75萬t/a，年需充填體積約為28萬m3/a。充填攪拌站充填能力為1200m3/d。(3)充填系統(tǒng)。充填料漿采用地面集中攪拌制備方式，自產(chǎn)破碎的廢石與鐵礦尾砂采用前裝機混合后，采用斗車和皮帶由585m水平運至670m水平充填攪拌站的臥式攪拌倉，與水泥漿均勻攪拌后，經(jīng)充填鉆孔和3條充填管路分別送往南區(qū)、中區(qū)和北區(qū)，完成自流輸送。對于650m標高以上和局部充填倍線不足，無法自流充填的采場采用泵送方式充填，充填系統(tǒng)與充填材料提升運輸系統(tǒng)見圖2。充填系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)見表5。(4)充填體強度要求。一期采場充填時，首先進行10m高的打底充填，要求充填體強度值為1.2～1.5MPa，水泥摻入量為14%，之后采用較低強度的膠結(jié)充填，要求充填體強度為0.8～1.0MPa，水泥摻入量為9%。對于二期采場，首先進行10m高的打底充填，要求充填體強度值為1.2～1.5MPa，水泥摻入量為14%，后續(xù)則采用全廢石回填，或采用低強度充填料漿充填，充填體強度設(shè)計值為0.5MPa，水泥摻入量為6%，上述充填料漿質(zhì)量濃度均為75%［18-19］。

4富水礦體的開采

針對礦體內(nèi)積水量大的特點，采取了如下措施:①采用多種方式封閉地表河床，阻止地表河水灌入井下回采區(qū);②超前施工礦體下部開拓巷道，使礦體內(nèi)水位下降至采場最低水平以下，以最大限度減少地下水對采礦作業(yè)的影響;③加強井下采場通風，以盡可能降低井下作業(yè)區(qū)域的濕度。

5技術(shù)經(jīng)濟指標

針對富水溶洞區(qū)復雜難采礦體，該礦基于裝藥臺車機械化裝藥、高精度控制爆破、及遙控鏟運機出礦、大型機械化濕噴和鑿巖臺車機械化安裝高預(yù)應(yīng)力樹脂錨桿等一系列關(guān)鍵技術(shù)與工藝，實現(xiàn)了安全、高效、低成本、高回收率目標，其主要技術(shù)經(jīng)濟指標見表6。同時，基于前述新技術(shù)的大量應(yīng)用，大大改善了采礦作業(yè)環(huán)境，降低了采礦勞動強度，固體廢棄物充填也改善了礦山環(huán)境，取得了顯著的社會效益。

6結(jié)論

(1)大直徑深孔崩礦嗣后充填采礦法在板廟子金礦的成功應(yīng)用，實現(xiàn)了溶洞區(qū)復雜難采礦體的效、安全開采。分段高度30m的采場鉆孔深度達46m，鑿巖機生產(chǎn)效率為510m/d，遙控鏟運機出礦效率達120t/h，單采場生產(chǎn)能力2000t/d，自流充填的料漿濃度為72%～78%，充填能力為110m3/h。(2)利用遙控鏟運機出礦安全性好的優(yōu)勢，采用了平底式底部結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)漏斗式或塹溝式底部結(jié)構(gòu)采切工程量大、結(jié)構(gòu)復雜、穩(wěn)定性差、施工周期長的弊病。傾角大于50°的礦體，采用30m高分段采礦，減少了采切工程，并通過散裝ANFO炸藥機械化裝藥、高精度數(shù)字雷管微差爆破，實現(xiàn)了大藥量、低震動采場控制爆破，使采礦回收率達到94%，貧化率控制在7%以內(nèi)，同時還實現(xiàn)了4m2小斷面切割天井的一次爆破成井施工工藝。根據(jù)不同的溶洞賦存位置和體積，通過優(yōu)化爆破回采順序、修復炮孔、“隔山打牛”爆破等多種方式，有效解決了溶洞區(qū)的采礦難題。(3)采用AtlasSimba1354深孔鑿巖臺車、NormetMC605裝藥臺車、CATR1700G遙控鏟車、CAT45t卡車、NormetSpraymec1050WPC濕噴臺車、H282雙臂液壓鑿巖臺車等一大批先進的無軌機械化采礦設(shè)備，大幅度提高了采礦效率，降低了井下作業(yè)人員的勞動強度，有效改善了井下作業(yè)環(huán)境。

作者：韓斌吳建勛王鵬孫偉姚松蘇先鋒單位：金屬礦山高效開采與安全教育部重點實驗室吉林板廟子礦業(yè)有限公司金誠信礦山研究院