0 前言

漂塘钨矿本坑矿区属大型钨锡多金属脉带矿床, 该矿床在垂直纵向上呈典型的“五层楼”成矿结构特征。含矿品位具上贫下富、两端贫中间富、矿带含脉率越高钨锡品位越高的分布规律。目前主要生产中段有448m扫尾中段, 388m中段(主平窿)回采基本结束, 328m主要回采中段, 它们正处于混合脉带—大脉带“五层楼”中偏下部位。20年来分段空场法是本坑的主要采矿方法, 已回采50个矿块, 超百万吨矿石, 占全区比重70 %以上, 积累了丰富的实践经验。由于主要回采中段下降至328m, 矿体从混合脉带变成以主干脉为主的大脉带, 钨锡品位增高, 脉带收敛, 间距缩小。为进一步发挥本坑矿区应用分段空场法高回采率、工艺简单、高效率、矿块生产能力大的特点, 笔者在总结历年实践经验的基础上, 通过探索性试验研究提出了布设脉外共用标准工程、缩小爆破规模、执行挤压爆破的改进方案——分段矿房法。

1 地质概况与开采技术条件 1.1 地质概况

该矿区属中等深度的汽化高温热液矿床, 多期多阶段成矿。主要围岩是中、上寒武统变质砂岩夹板岩, 岩石坚硬。矿带以走向近东西、倾向北、急倾斜的成群成组的平行密集的含黑钨矿-锡石为主的石英脉组成, 与围岩界线分明。矿区规模宏大, 矿化面积1. 2km², 计算工业储量的细脉带10条, 厚度4~ 30. 2m, 最厚处达80m, 延长100 ~ 1 230m, 延深在200 ~ 750m之间, 厚度变化系数40~ 56。

1.2 开采技术条件

(1) 断层一般胶结较好。节理较复杂, 近似矿带产状节理最发育, 常有矿化现象, 其余节理次发育。井下一般不需支护, 矿房暴露面积较大时, 或大爆破振动效应会产生>500mm的大块片帮冒顶。

(2) 顶底板岩石均为坚硬致密的变质砂岩与板岩, f =8~ 12, 围岩稳固性好。

(3) 矿体是石英脉带穿插赋存于坚硬的变质砂岩和板岩中, 矿体稳固性好。属中厚急倾斜矿体。

(4) 地表允许崩落, 地下水对开采影响不大。

2 分段空场法的应用 2.1 采场构成要素与回采工艺

>5m的矿带采用分段空场开采, < 20m的矿带沿走向布置(见图 1)。>20m的矿带垂直走向布置, 矿房宽12m, 矿柱宽8m。矿房矿柱分两步骤回采。

底部结构有二次破碎层的底柱和平底结构两种(图 1), 后者有装矿机出矿的平底暂沟结构(图 2), 如果装矿进路能与下中段沿脉天井相连, 则形成以电耙出矿的平底暂沟结构, 可大大提高采场出矿能力。

采场结构见图 1。回采工艺从采准工程到矿房爆破作业, 除凿岩机械化外, 其余采用人工作业方式。切割槽的施工采用中深孔扇形炮孔爆破, 形成3m厚的切割槽。在各分层中深孔凿岩全部结束后, 再进行矿房多层分次爆破作业, 采用小梯段、多层、分步自由空间爆破方式, 一次药量5~ 12t。每次爆破等出完矿形成空场后, 再进行后次爆破。

2.2 主要技术经济指标

采场生产能力:装矿机出矿180t/d, 电耙出矿>200t/d。

YG-90型钻机台班工效:钻孔30~ 40m, 采矿150t。

贫化率: 5%~ 8%；

损失率: 8%~ 10%；

大块产出率(>500mm): 18 %~ 20%。

采切比: 14. 3m/ kt。

炸药单耗:回采0. 31kg/ t, 二次破碎0. 23kg/ t。

矿房回采成本: 4. 9元/ t矿。

2.3 应用经验与存在问题 2.3.1 经验

(1) 平底式底部结构底柱矿量较少, 提高了矿房回采量。开采工艺简单, 易于施工。

(2) 采切工程布置在矿体中, 减少了井下出窿废石。同一矿带相邻矿房, 可共用一个采准天井, 降低了采切比。

(3) 全矿房高度分步距自由空区爆破, 矿房一次崩矿量大, 矿房回采崩矿次数较少。

(4) 阶段天井电耙耙矿底部结构, 出矿效率较高, 可达200~ 300t/班。

(5) 采准、切割、凿岩、爆破、出矿等工序集中的大循环作业, 管理简单, 采场生产能力大。

2.3.2 存在问题

(1) 采准天井设置在矿房间柱内, 与矿房的分段平巷直接相连, 在矿房集中爆破时, 天井支护极易受损; 由于开采深度下延, 脉带收敛, 沿矿带采空场相对集中, 使分段空场法中的间柱集中应力加大, 影响采准天井的稳定性。

(2) 以装岩机道出矿的底部结构, 装出矿效率较低(60 ~ 70t/班)。

(3) 因底部结构工程大多布置在矿带内, 由于大爆破的振动效应和矿岩中节理较发育, 使装岩机运输道冒顶、片帮严重; 电耙道底部结构因双侧受矿形成的桃形矿柱稳定性差, 往往矿房未回采完, 该矿柱就因损坏严重而造成出矿巷道无法使用。

(4) 全矿房高度分步距、多层次自由空区爆破, 一次爆破药量较大, 爆破的振动效应较大, 易造成矿房片帮, 大块率较高。

3 改进方案

针对上述存在问题, 根据矿山目前开采条件, 通过探索性试验研究, 提出如图 3的改进方案。

(1) 采准天井布置在矿体下盘附近围岩中, 天井不但可服务于同一矿体的两相邻矿块, 甚至相邻两矿体的4个相邻矿块(如328中段5线采准天井)。不但提高了采准天井的稳定性, 还提高了采准天井的利用率和降低采切比。同时, 各分段平巷通过联络巷与采准天井相连, 加之相邻矿块分段平巷相通, 当一矿块矿房爆破时, 另一矿块的分段巷道即成了爆轰波的衰减硐室, 从而大大降低了爆破对采准天井的破坏。

(2) 随开采的深度加大, 矿体厚度逐渐变窄, 矿体间距缩小(一般在20m以内), 当矿块底部矿体厚度 < 10m时, 采用单侧受矿的电耙道底部结构, 电耙道一般布置在矿体下盘的围岩中; 当矿块底部矿体厚度在10~ 20m范围时, 采用矿体上下盘各布置一电耙道, 仍为单侧受矿的形式, 以保证电耙道的稳定性。

(3) 采用分层次、小步距、挤压爆破的方式进行矿房的回采崩矿。通过增加爆破次数, 减小一次爆破药量, 降低爆轰冲击波及地震波的危害, 可实现减小爆破准备工作量及材料消耗, 并通过采用挤压爆破达到降低大块产出率的目的。

(4) 采用垂直上向中孔爆破形成切割槽(切割槽宽3. 0m), 炮孔排距1. 1m、孔距0. 9 ~ 1. 0m, 可提高爆破效果。

改进前313矿块与改进后3352矿块技术经济指标对比见表 1。从表中可以看出:一是大块产出率大幅度降低, 减少二次破碎量, 提高出矿效率; 二是万吨采掘比相对减少, 炸药单耗降低, 木材消耗减少, 可以大大节约生产成本; 三是采矿周期缩短, 中深孔积压和破坏减少, 可以提高采矿强度, 使采矿能力得到进一步发挥。因此, 改进方案从安全生产、劳动生产率以及生产成本等各方面均优于原设计。

4 结语

该矿区实践证明, 钨脉带矿床使用分段空场法, 具有采场结构和开采工艺简单, 采准切割工程量较小, 采矿成本较低, 采场生产能力大等特点。经多年生产, 较好地显示了该方法的优越性。但由于大块产出率高, 装矿机出矿能力小, 分段巷道掘进人工出矿效率低等, 使采准周期长, 采场生产能力并没有得到较好的发挥。为此, 结合矿山当前实际情况, 经初步探索研究提出的改进方案, 只要提高机械化程度, 进一步掌握挤压爆破关键参数, 就可进一步发挥该类采矿方法的高效能力。