跑马坪矿残矿回收方案探讨

李守杰，侯克鹏，陈俊智，杨泽

(昆明理工大学， 昆明 650093)

概述

跑马坪矿XⅧ1矿体自开采以来，形成了2220～2280四个中段，2220中段已采用浅孔留矿法回采。根据矿山规模和采矿技术要求，2220中段以下将采用无底柱崩落采矿法回采。所以要回收2220中段的残矿，并形成上覆盖层，需要确定安全、经济、高效的残采方案。

1 地质概况和开采技术条件

1.1 地质概况

矿区位于三江褶皱系兰坪-思茅凹陷北端、弥沙河断裂带与澜沧江断裂所夹持的南北向断裂带之间。区内地层分为外来系统和原地系统。外来系统中、下白垩统景星组为倒转的外来系统底部地层，覆于原地系统云龙组上段Eyb-2地层之上，这两套地层是本区的主要含矿地层，受灰岩角砾岩控制。

1.2 开采技术条件

跑马坪矿区XⅧ1矿体控制长770 m，最宽260 m，控制工程最低标高2 032 m，最高标高2 403 m。矿体长轴北东-南西向，向北西倾伏，走向80°，倾向350°，平均倾角23°。矿体平均厚度为12.90 m，总体为似层状-透镜状。矿体上盘岩性以灰、灰白色石膏角砾岩及石膏矿石为主，局部含灰色泥灰岩岩块，在北东部位夹棕红色泥质粉砂岩。矿体岩性为灰岩角砾岩。矿体下盘岩性为灰色灰岩角砾岩及砂质灰岩角砾岩，以及紫红色泥质粉砂岩、细砂岩。采区范围内地表无任何建、构筑物。

2220～2240中段从1#～23#采区共分为23个采场，如图1所示。其中1#、2#、3#采场矿石品位较低，所以弃采；14#、15#、16#采场无矿；11#采场为保护斜井未开采；其余采场均采用浅孔留矿法进行回采。采空区暴露已有4年之久。矿区2220中段以下矿体将采用无底柱分段崩落法进行回采。由于2220中段南部空区与以上各中段空区重叠，若贯通则高度可达70多m。为了防止上部围岩突然大量冒落时气浪和机械冲击对下部采准巷道、采掘设备和人员的危害，矿山2007年采用硐室爆破，在生产区上部形成40 m厚的岩石保护垫层。

经现场调查2220中段残矿，残矿类型为顶柱、间柱，矿量17.5万t，平均品位6.0%。如表1所示。

表1 2220至2240中段残矿矿量统计表

图1 2220中段采场分布示意图

依据采场的存在状态，分为三类：敞空矿房、充填废石矿房、未回采矿房。

1)敞空矿房：9#、10#采场，17#～23#采场，付17#～付19#采场。

2)充填废石矿房：4#～8#采场，12#、13#采场。

3)未回采矿房： 11#矿房，为保护斜井未开采。采场分布如图1所示。

2 回收方案

2.1 可选方案

对于留矿法回采矿房后所留下的矿柱，其回采方法取决于已采矿房的存在状态。

1)采完的矿房敞空时，回收矿柱方案：大量崩落法回采；即用中深孔爆破，向敞空矿房崩落矿柱。顶、底柱和间柱同时回采；间柱先于顶、底柱崩落。

2)采完的矿房被废石充填时，回收间柱可选方案：方案一：分层崩落法；方案二：有底柱分段崩落法；方案三：无底柱分段崩落法[1-7]。

2.2 方案比选

对于废石充填的矿房，对比三种矿柱回收方案：方案一、二、三。

2.2.1 方案一：分层崩落法

优点：该法的矿石损失率与贫化率较低，适用于回采价值高的矿石。可以在工作面选矿，并弃置废石于巷道中。对矿体形状适应性大。缺点：木材消耗量大；矿块生产能力小；有火灾危险；通风条件不好。

由于残矿的品位为6%，略高于最低工业品位，比较适用于低成本回收。而且分层崩落法生产能力较低，将影响矿石产量。所以分层崩落法回收不适用。

2.2.2 方案二：有底柱分段崩落法

优点：该法有多种回采方案，使用灵活；生产能力较大；采矿与出矿设备简单；通风条件好。缺点：采准切割工程量大，施工机械化程度低；矿石损失贫化大。

由于有底柱分段崩落法采切工程量大，且底部结构复杂，施工机械化程度低。结合矿山的实际情况，在矿柱厚度不大，且矿石品位不高的情况下，大量的采切工程将会提高残矿回收成本。所以此方法优点不突出。

2.2.3 方案三：无底柱分段崩落法

优点：安全性好；采场结构简单、回采工艺简单；机械化程度高。缺点：回采巷道通风困难；采场结构和放矿方式不当时，矿石损失贫化较大；采场强度不如有底柱分段崩落法。由于矿山原有穿脉平巷保存完好，可以作为回采巷道，有利于降低采切成本。

无底柱分段崩落法安全性好，采切工程量相对较少，机械化程度高很适合低品位矿柱的回收。由于废石层厚度大于20 m，满足无底柱分段崩落法覆岩下放矿的要求。相比另外两种方法，其成本较少，且产量较高，比较适用。在采矿过程中，关键要设计好采场结构和控制好放矿。

2.3 残采方案的确定

综上对比分析，确定残采方案。

采用大量崩落法回收敞空矿房的顶、底柱和间柱。采用无底柱崩落法回收已充填废石空区的间柱和底柱。总体回采顺序由上盘向下盘退采。

1)对于敞空的矿房，采用大量崩落法回收间柱比较可行。回收间柱的同时，也完成放顶工作。

2)回收充填废石矿房内的间柱和底柱，不再拉切割槽，在穿脉端部钻凿束状中深孔，对松散废石进行挤压爆破，然后进行松动放矿，最后以原有穿脉为回采巷道，采用无底柱崩落法回收间柱。

2.4 回收方案的确定

1)17#～23#采场和付17#～付19#采场顶板暴露面积3 000多m2，上盘围岩中等稳固。由于顶板暴露面积较大，所以借鉴其他矿山，采用自然崩落法处理采空区。即用大量崩落法回收间柱，来扩展空区顶板暴露面积，诱导采空区顶板冒落，以形成覆盖层。矿石在下一分段放出。采用大量崩落法回收9#、10#采场的间柱；同时完成放顶工作。

2)4#～8#采场、12#、13#采场已经被废石充填，采用无底柱崩落法回收间柱。回采方法：在穿脉平巷端部，向间柱钻凿束状中深孔，然后向空区中的松散废石进行挤压爆破，爆破后松动放矿。以穿脉平巷为回采进路，采用无底柱崩落法回收间柱[8]。

3)11#矿房仍需保护斜井，不进行开采。

3 回采工艺

3.1 回采顺序

1)采用大量崩落法崩落17#～23#采场和付17#～付19#采场的矿柱；扩展空区面积，诱导顶板冒落。矿石留作缓冲垫层先不放出，在下分段无底柱分段崩落法回采时放出。必要时采用强制放顶。

2)回采12#采场和13#采场残矿，由于空区已经充填，以原有穿脉为回采巷道，采用无底柱崩落法回收间柱。

3)采用大量崩落法回收9#、10#采场的间柱，同时崩落顶板。间柱和顶板一次爆破，间柱超前。矿石在下一分段放出。

4)回采4#～8#采场残矿，由于空区已经充填，以原有穿脉为回采巷道，采用无底柱崩落法回收间柱。

3.2 回采参数

大量崩落法回采敞空矿房残矿，在2220切割水平所开凿岩硐室中，向间柱钻凿扇形中深孔；在2240切割水平所开凿岩硐室中，向顶柱钻凿水平或上向中深孔。凿岩用YGZ80凿岩机，孔径60 mm，最小抵抗线2～2.4 m。

回采间柱，使用YGZ80凿岩机，钻凿上向扇形孔，孔深11m，孔径60 mm，边孔角45°，排距1.4 m，孔底距1.0～1.5 m；一次爆破1～2排炮孔。装药系数80%～90%，小补偿系数：12%～15%。爆破采用装药器粉状装药，起爆网路采用非电起爆。

注意事项：采用大量崩落法时，应注意减少大块产出率，大块不但降低了出矿强度，也加大了矿石的损失和贫化。为此应认真布置矿柱中的凿岩巷道以利于均匀布置炮孔，精心凿岩，严格检查炮孔质量。

采用无底柱崩落法要注意以下几方面[9-10]：1)在回收间柱之前，砌墙封闭斗穿，防止回收底柱过程中，堵塞进路。2)端部放矿易出现贫化，需设计合理的崩矿步距、放矿步距、放矿截止品位，严格控制放矿。崩矿步距过大，将导致放出纯矿石量不多的情况下，就产生贫化。故在回采过程中，根据矿石层高度和放出体偏心率，来选择合适的崩矿步距和放矿步距，以控制矿石的损失贫化。

3.3 通风

新鲜风流经阶段运输平巷→装矿穿脉→经局扇风筒→人行设备材料通风井→上中段回风平巷→总回风井→经主扇抽出地表。

3.4 放矿

无底柱崩落法的放矿属于端部放矿，其放出的椭球体受到端壁影响，轴线倾斜，更易引起矿石贫损，须严格按照放矿截止品位4.5%放矿。根据经验公式确定崩矿步距和放矿步距， 1.26 m≤崩矿步距≤2.52 m ，一次崩落一到二排炮孔；放矿步距1.57 m≤lb≤3.15 m。装岩机需全断面均匀装矿，以减少贫损。

4 结语

根据2220中段的残矿开采技术条件，参考其他矿山残矿回收实例。经过对比分析，认为采用大量崩落法回采敞空矿房的间柱，采用无底柱崩落法回采充填废石矿房的间柱，不但可以安全回收2220中段残矿，而且可以为2220以下中段无底柱分段崩落法的正常回采形成覆盖层。降低了下一分段的凿岩深度，提高了下一分段的凿岩效率。可为矿山正常回采做准备。

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