淺孔留礦采礦法及其應(yīng)用

一、淺孔留礦采礦法

　　(一)方法特點(diǎn)

　　淺孔留礦采礦法的特點(diǎn)是將階段分成礦塊，礦塊再分為礦房和礦柱二次回采。礦房自上而下分層開采，每次崩落的礦石放出二分之一左右，其余的貯存于礦房中作為繼續(xù)上采的工作臺，待礦房采完以后再放出，礦房采完后回采礦柱和處理采空區(qū)。

　　(二)適用條件

　　淺孔留礦采礦法主要用來開采礦石和圍巖穩(wěn)固的礦體，一般適用于中厚、薄或仍薄礦體，礦體傾角在薄礦脈中一般要求不小于60°，在中厚礦體中一般要求不小于55°。傾角越小，放礦越困難，粉礦損失和平場工作量越大。由于礦房中貯存有大量礦石，因此礦石和圍巖不能具有自燃性、氧化性和結(jié)塊性。

　　(三)構(gòu)成要素

　　礦體厚度小于15m時(shí)，礦塊沿走向布置，礦體厚度大于15m時(shí)，礦塊垂直走向布置。將礦塊劃分為礦房和礦柱，先采礦房后采礦柱。礦塊長度40～50m，高度40～50m。頂柱高度4m，底柱高度6m，間柱寬度6m，聯(lián)絡(luò)道間距5.5～6.0m。

　　(四)采準(zhǔn)切割

　　采準(zhǔn)切割工作主要包括掘進(jìn)中段運(yùn)輸巷道、天井、天井聯(lián)絡(luò)道，在底柱上掘進(jìn)拉底平巷和每隔5～7m掘進(jìn)漏斗頸，并切割拉底、劈漏形成開采自由面。

　　采準(zhǔn)切割工作，平巷掘進(jìn)采用7655型氣腿式鑿巖機(jī)，天井掘進(jìn)采用YSP45型鑿巖機(jī)。采準(zhǔn)切割巷道一般不支護(hù)，局部不穩(wěn)定地段采用木支護(hù)，極不穩(wěn)固地帶采用混凝土加強(qiáng)支護(hù)。

　　(五)回采工作

　　1、回采順序：回采工作主要包括鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部放礦、撬頂平場、大量放礦等工作。因采工作從拉底水平開始自下而上分層進(jìn)行，分層高度一般為2.0～2.5m。采場使用7655型氣腿式鑿巖機(jī)鉆鑿上向微前傾炮孔落礦，鑿巖爆破參數(shù)為：最小抵抗線1.0～1.2m，炮孔間距0.8～1.0m，孔深1.8～2.2m，前后排炮孔交錯(cuò)布置，采用硝銨類炸藥人工裝藥，毫秒非電導(dǎo)爆管起爆。新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷道經(jīng)礦房一側(cè)的天井、天井聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場工作面，污風(fēng)經(jīng)礦房另一側(cè)的天井聯(lián)絡(luò)道、天井進(jìn)入上中段運(yùn)輸(回風(fēng))巷道排出。采場崩落的礦石依靠重力放出落礦量的三分之一左右，然后進(jìn)行撬頂、平場和二次爆破工作。礦房回采結(jié)束后，組織大量放礦工作，放出存留在礦房內(nèi)的全部礦石。礦石經(jīng)漏斗裝入礦車經(jīng)中段運(yùn)輸巷道支出。

　　2、鑿巖爆破：采場鑿巖采用7655氣腿式鑿巖機(jī)打眼。炮孔間距、排距均為0.6～0.8m，孔深2.1m，炮孔交錯(cuò)布置。采用人工裝2號巖石炸藥，雷管和非電導(dǎo)爆管起爆。

　　3、回采出礦：礦石通過自重經(jīng)自制的手動閘門裝入礦車進(jìn)行回采出礦。

　　(六)礦柱回采和采空區(qū)處理

　　礦柱采用崩落法進(jìn)行回采。為了保證礦柱回采工作安全，在礦房大量放礦前，鑿?fù)甑V房間柱和頂?shù)醉斨械呐诳?，放出礦房中的全部礦石后，再爆破礦柱。一般先爆間柱，后爆頂、底柱。

　　在礦柱回采的同時(shí)，要有計(jì)劃地采取自然或強(qiáng)制崩落圍巖的方法處理采空區(qū)。

　　(七)采場通風(fēng)與防塵

　　新鮮風(fēng)流由主提升井、階段運(yùn)輸平巷、一側(cè)天井、天井聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場工作面，污風(fēng)經(jīng)另一側(cè)天井聯(lián)絡(luò)道、天井、回風(fēng)巷道到回風(fēng)井。采場通風(fēng)應(yīng)輔以局扇進(jìn)行。

　　坑內(nèi)采用濕式鑿巖捕塵;獨(dú)頭工作面掘進(jìn)時(shí)，用局扇通風(fēng)排塵;裝巖礦時(shí)往爆堆上灑水降塵;裝礦閘門溜子口及卸礦口安裝噴霧器降塵;對巷道進(jìn)行清壁處理;井下工人佩戴防塵口罩。

　　(八)采礦損失率及貧化率

　　根據(jù)選用的淺孔留礦采礦方法，結(jié)合包頭地區(qū)小型礦體實(shí)際情況，礦石回采率一般在92%左右，損失率在8%左右。

　　二、淺孔留礦采礦法的應(yīng)用

　　(一)包頭地區(qū)小型鐵礦類型及礦體形態(tài)產(chǎn)狀

　　包頭地區(qū)小型鐵礦床礦石自然類型一般為石英型磁鐵礦石，工業(yè)類型大多為弱磁性需選鐵礦石。絕大部分礦床礦石中ω(mFe)/ω(TFe)都在15%～85%之間，為混合礦石。礦床成因類型基本為沉積變質(zhì)鐵礦床之變質(zhì)硅鐵建造鐵礦。

　　礦體一般賦存于角閃斜長片麻巖中，產(chǎn)出受地層控制，呈層狀、似層狀、透鏡狀等。礦體大多為急傾斜礦體，傾角一般在60～85°。礦體厚度中等或?yàn)闃O薄礦體，一般在3～20m，以10m左右居多。

　　(二)礦體圍巖情況

　　礦體圍巖主要為混合巖化角閃斜長片麻巖和黑云角閃斜長片麻巖。礦體中夾石一般較少。礦體與圍巖和夾層界線清楚。

　　(三)水文地質(zhì)條件

　　包頭地區(qū)各礦區(qū)內(nèi)含水層主要為第四系沖洪積潛水含水層和基巖裂隙潛水弱含水層。第四系沖洪積潛水含水層巖性為砂礫石層，涌水量一般不大(壕賴溝鐵礦除外)?；鶐r裂隙潛水弱含水層巖性大多為斜長角閃片麻巖、花崗巖、石英閃長巖等，風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，透水性良好，但富水性弱。大多數(shù)礦區(qū)地形條件有利于排水，地下水溝直接接受大氣降水的垂直滲入補(bǔ)給。總之，包頭地區(qū)小型鐵礦床充水以裂隙水為主，空隙水次之，富水性弱，且補(bǔ)給條件差，自然排水條件良好，礦床水文地質(zhì)勘探類型為第二類第一型，即水文地質(zhì)條件簡單型。

　　(四)工程地質(zhì)條件

　　大多數(shù)礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造極不發(fā)育，礦體頂?shù)装鍑鷰r為半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬層狀巖層，抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度較大，整體巖石穩(wěn)定性較強(qiáng)，基本不存在不良工程地質(zhì)問題。礦床勘探工程地質(zhì)類型屬第二類第一型，即以硬質(zhì)巖層為主的工程地質(zhì)條件簡單的礦區(qū)。但巖體長期裸露遭受風(fēng)化作用，地表風(fēng)化裂隙較發(fā)育，使巖體的完整性遭受破壞，力學(xué)強(qiáng)度降低，穩(wěn)固性減弱，易發(fā)生滑塌，是礦床開采的主要不利因素。

　　(五)環(huán)境地質(zhì)條件

　　根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)圖A1，包頭地區(qū)動峰值加速度為0.15～0.30g，對照烈度為7.5～8.5度，均為地震設(shè)防區(qū)。

　　包頭地區(qū)生態(tài)較為脆弱，礦床開采將改變區(qū)內(nèi)的天然地形，破壞地下水的補(bǔ)給途徑和滲透性能。由于大多礦區(qū)內(nèi)植被不發(fā)育，地形相對高差較大，采礦排出的廢石，降雨時(shí)易形成小規(guī)模的泥石流。所以在開采過程中要注意廢石、廢渣、廢水的統(tǒng)一管理和處理，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和保護(hù)，盡量避免對環(huán)境造成污染和破壞。

　　包頭地區(qū)的地層巖性主要由一些低伽瑪值的片麻巖和磁鐵石英巖組成，伽瑪值幅度變化比較穩(wěn)定，是放射性底值較低的地區(qū)。

　　(六)適應(yīng)性

　　根據(jù)淺孔留礦采礦法的適用條件，結(jié)合包頭地區(qū)小型礦山礦體的規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀以及水文、工程、環(huán)境地質(zhì)條件，該方法非常適用大多數(shù)小型礦山。該采礦方法工藝簡單，易于掌握，安全性較好，建議礦山推廣使用。

　　(七)目前應(yīng)用現(xiàn)狀

　　近兩年包頭地區(qū)很多家小型礦山在生產(chǎn)過程中采用了淺孔留礦采礦法，應(yīng)用較好的有固陽縣白銀洞1號鐵礦、7號鐵礦、12號鐵礦、29號鐵礦、包鋼固陽礦山公司公益明鐵礦、固陽縣六頂帳房鐵礦等，這些礦山年生產(chǎn)規(guī)模均在15萬t左右。

　　(八)存在的問題及建議

　　1、雖然很多小型礦山采用了淺孔留礦采礦法，但還有一些適宜采用該方法的沒有采用，而是采用安全性較差、采切工程量大、礦石回收率低的巷道采礦法，建議這些礦山在考察該方法應(yīng)用較好的礦山后，修改采礦方法。

　　2、在已應(yīng)用該方法的礦山中，有的應(yīng)用不規(guī)范或者不科學(xué)，應(yīng)加以改進(jìn)。比如有的礦山礦體較厚，達(dá)到20m左右，在應(yīng)用該方法時(shí)沒有在礦體的上下盤均設(shè)置出礦口，礦房中礦石出不凈，造成資源浪費(fèi)。有的礦山在礦房中礦石回采結(jié)束后，沒有及時(shí)回采礦柱，也造成資源回采率低。

　　3、要及時(shí)處理采空區(qū)。包頭地區(qū)大多數(shù)應(yīng)用淺孔留礦采礦法的礦山在回采完一個(gè)中段后沒有及時(shí)處理采空區(qū)，造成較大的安全隱患。建議礦山要及時(shí)回采礦柱，崩落圍巖處理采空區(qū)。圍巖崩落后，礦山要在塌陷區(qū)周圍及時(shí)設(shè)置圍欄，以防人、畜、車輛誤入，造成安全事故。