淺孔留礦采礦法及其應用

一、淺孔留礦采礦法

　　(一)方法特點

　　淺孔留礦采礦法的特點是將階段分成礦塊，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、氧化性和結塊性。

　　(三)構成要素

　　礦體厚度小于15m時，礦塊沿走向布置，礦體厚度大于15m時，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)絡道間距5.5～6.0m。

　　(四)采準切割

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

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

　　(五)回采工作

　　1、回采順序：回采工作主要包括鑿巖、爆破、通風、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行，分層高度一般為2.0～2.5m。采場使用7655型氣腿式鑿巖機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，前后排炮孔交錯布置，采用硝銨類炸藥人工裝藥，毫秒非電導爆管起爆。新鮮風流由中段運輸巷道經(jīng)礦房一側的天井、天井聯(lián)絡道進入采場工作面，污風經(jīng)礦房另一側的天井聯(lián)絡道、天井進入上中段運輸(回風)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，然后進行撬頂、平場和二次爆破工作。礦房回采結束后，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)中段運輸巷道支出。

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

　　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

　　礦柱采用崩落法進行回采。為了保證礦柱回采工作安全，在礦房大量放礦前，鑿完礦房間柱和頂?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，要有計劃地采取自然或強制崩落圍巖的方法處理采空區(qū)。

　　(七)采場通風與防塵

　　新鮮風流由主提升井、階段運輸平巷、一側天井、天井聯(lián)絡道進入采場工作面，污風經(jīng)另一側天井聯(lián)絡道、天井、回風巷道到回風井。采場通風應輔以局扇進行。

　　坑內(nèi)采用濕式鑿巖捕塵;獨頭工作面掘進時，用局扇通風排塵;裝巖礦時往爆堆上灑水降塵;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，結合包頭地區(qū)小型礦體實際情況，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鐵礦床之變質硅鐵建造鐵礦。

　　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°。礦體厚度中等或為極薄礦體，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給?？傊?，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，且補給條件差，自然排水條件良好，礦床水文地質勘探類型為第二類第一型，即水文地質條件簡單型。

　　(四)工程地質條件

　　大多數(shù)礦區(qū)內(nèi)斷裂構造極不發(fā)育，礦體頂?shù)装鍑鷰r為半堅硬-堅硬層狀巖層，抗拉、抗壓、抗剪強度較大，整體巖石穩(wěn)定性較強，基本不存在不良工程地質問題。礦床勘探工程地質類型屬第二類第一型，即以硬質巖層為主的工程地質條件簡單的礦區(qū)。但巖體長期裸露遭受風化作用，地表風化裂隙較發(fā)育，使巖體的完整性遭受破壞，力學強度降低，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，加強生態(tài)環(huán)境建設和保護，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)適應性

　　根據(jù)淺孔留礦采礦法的適用條件，結合包頭地區(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用較好的礦山后，修改采礦方法。

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

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