李求阳
新疆喀拉通克矿业有限责任公司 新疆阿勒泰地区富蕴县 836100
摘要：以喀拉通克铜镍矿为例，针对现有采矿技术存在的问题，通过对生态化采矿安全高效回采方案的对比，选择适用于本工程的方案。本研究为采矿方法的选择提供了实际借鉴。
关键词：生态化；采矿方法；试验研究
1工程概况
喀拉通克铜镍矿是一家集采矿、选矿及冶炼为一体的大型有色金属联合企业，矿山设计规模5400t/d，矿区位于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州富蕴县喀拉通克乡南10km处的萨色克巴斯陶地区，面积12.5km2，地理座标是:东经89°39′45″至43′15″，北纬46°44′15″至46′00″。
2号矿床东段矿体位于19～51勘探线之间，产状为月牙状，走向310°，倾向SW，倾角30°～60°。上部薄，下部厚，平均厚度30～40m。走向长度100～400m。矿体赋存标高为260～450m，主要矿体赋存在260～350m标高。矿石类型以浸染状矿石为主，划分为铜镍矿混合体、铜矿体和低品位铜矿体。2号矿床东段矿体Cu平均含量1.08%，Ni平均含量0.5%。南东端（43～51线）为40°～50°，北西端渐变为70°～80°。
2现有采矿技术存在的问题
下向进路胶结充填采矿方法，主要存在采切工程量大，充填配比高等技术难题[1]。采用下向进路充填采矿法能够实现该类矿体的开采，采矿效率偏低、采矿成本偏高。下向进路胶结充填采矿方法，作业面多且杂，工人劳动强度大，安全管理难度大，通风条件差[2]。矿体稳固性中等，初步具备空场嗣后充填采矿法的应用条件。需从提高矿体回采率、开采效率、降低开采成本着手，开展相关的研究论证，形成一套完成的采矿工艺[3]。
2#东矿体破碎部分矿体已经通过下向进路充填采矿法回采完毕，已经在上部形成了新的生态环境（地压重新分布并稳定、人工假顶提高较为安全的顶板环境）。采矿方法的确定制约矿山开拓工程建设，影响矿山的生产规划。
3生态化采矿安全高效回采方案对比
2号矿床东段矿体现在的主要采矿方法为下向进路胶结充填采矿法，盘区生产能力较低，其中制约盘区生产能力的主要是采矿方法，导致生产效率低。
通过现场工程地质调查，并结合分析原位充填体力学数据初步判断，胶结充填体条件比裂隙矿岩条件有较大改善，营造了较好的人工假顶环境，开采应力条件重新分布，提高了开采安全性。2号矿床东部矿体矿岩条件中等，在上部生态环境变好的条件下，具备更为高效采矿方法研究的基础条件。
3.1中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（下向开采）
3.1.1采准工程布置
考虑391.5～355m水平之间矿体回采。由于受矿体本身节理裂隙影响，采场结构参数不能太大，参照相关工程经验（需要开展岩石力学进一步研究确定），初步将采场宽度设计为8m。根据矿山开拓现状，需增加373m分段运输巷道，这种工程布置一方面考虑中深孔小分段空场嗣后充填采矿法的采场布置要求，同时另一方面也兼顾现在矿山所用下向分层进路充填采矿法的分层布置要求，两者在工程上是可以相互利用的。采场垂直矿体走向布置，划分矿房、矿柱采场，上下交错布置，采场长度为矿体厚度，采场高度在7.5～9.5m之间。采场内布置凿岩巷道，端部布置切割横巷与切割天井，采用平底底部结构出矿，矿石通过2m3遥控铲运机通过分段溜井下放至中段运输巷道。采场采用“隔三采一”回采方式，阶段内回采顺序为从上至下，上分段回采完毕之后转为下分段，一步骤采空区采用尾砂胶结充填，二步骤采空区采用尾砂微胶充填，但都需要浇底，高度在4m左右。
3.1.2凿岩爆破
选用Boomer K41X凿岩台车（前期试验可选用国产YGZ90中深孔钻机）在凿岩巷道中施工上向扇形中深孔，孔径?65mm，排距1.2～1.5m，孔底距为1.6～1.8m。
先采一步骤矿房采场，矿房采后用尾砂胶结充填，然后回采二步骤矿柱采场，矿柱采用尾砂微胶充填。切割天井可尝试一次爆破成井方式，然后用扇形中深孔进行拉槽。切割槽形成之后，上向扇形中深孔以此为爆破补偿空间，从端部后退分次侧向崩矿。采用BQF100装药器进行人工装药，炮孔采用耦合连续装药结构。为控制爆堆集中度，采用同排分段的起爆顺序，起爆总体顺序为中间先起爆，两侧后起爆。每次爆破约2～3排，推距约2.4～3.6m。上向扇形深孔装药时药面距孔口距离呈锯齿状布置，药装好后用炮泥堵塞，堵塞长度不小于50cm。
采用非电环形起爆网络。炮孔内装药时带全长导爆索，孔底放置起爆药包并插有两发同段微差雷管，导爆管末端引出孔外，然后将同排所有导爆管分成两束，分别绑至主导爆索上。将主导爆索引出端与瞬发雷管粘在一起，最后通过高压铜电线引至安全距离处用起爆器起爆，起爆处距离爆破地点约200m。
3.2中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（上向开采）
3.2.1采准工程布置
考虑391.5～355m水平之间矿体回采。由于受矿体本身节理裂隙影响，采场结构参数不能太大，参照相关工程经验（需要开展岩石力学进一步研究确定），初步将采场宽度设计为8m。根据矿山开拓现状，需增加373m分段运输巷道，这种工程布置一方面考虑中深孔小分段空场嗣后充填采矿法的采场布置要求，同时另一方面也兼顾现在矿山所用下向分层进路充填采矿法的分层布置要求，两者在工程上是可以相互利用的。采场垂直矿体走向布置，划分矿房、矿柱采场，上下对应布置，采场长度为矿体厚度，采场高度在7.5～9.5m之间。采场内布置凿岩巷道，端部布置切割横巷与切割天井，采用平底底部结构出矿，矿石通过2m3遥控铲运机通过分段溜井下放至中段运输巷道。采场采用“隔三采一”回采方式，阶段内回采顺序为从下至上，考虑到充填不完全接顶情况，一步骤采场一直采完一个中段后转为二步骤采矿中，一步骤采空区采用尾砂胶结充填，二步骤采空区采用尾砂微胶充填，但都需要浇底，高度在0.5m左右。
3.2.2凿岩爆破
选用Boomer K41X凿岩台车（前期试验可选用国产YGZ90中深孔钻机）在凿岩巷道中施工上向扇形中深孔，孔径?65mm，排距1.2～1.5m，孔底距为1.6～1.8m。
先采一步骤矿房采场，矿房采后用尾砂胶结充填，然后回采二步骤矿柱采场，矿柱采用尾砂微胶充填。切割天井可尝试一次爆破成井方式，然后用扇形中深孔进行拉槽。切割槽形成之后，上向扇形中深孔以此为爆破补偿空间，从端部后退分次侧向崩矿。采用BQF100装药器进行人工装药，炮孔采用耦合连续装药结构。为控制爆堆集中度，采用同排分段的起爆顺序，起爆总体顺序为中间先起爆，两侧后起爆。每次爆破约2～3排，推距约2.4～3.6m。上向扇形深孔装药时药面距孔口距离呈锯齿状布置，药装好后用炮泥堵塞，堵塞长度不小于50cm。
采用非电环形起爆网络。炮孔内装药时带全长导爆索，孔底放置起爆药包并插有两发同段微差雷管，导爆管末端引出孔外，然后将同排所有导爆管分成两束，分别绑至主导爆索上。将主导爆索引出端与瞬发雷管粘在一起，最后通过高压铜电线引至安全距离处用起爆器起爆，起爆处距离爆破地点约200m。
4结论
通过各采矿方法技术经济指标对比分析中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（下向开采）、中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（上向开采）及下向分层进路充填采矿法等方案，中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（下向开采）与中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（上向开采）都具备全机械化作业，劳动效率高，生产能力大、生产成本低等优点，但下向开采还具备顶板安全可控的优点，对于遥控铲运机进入空场内作业的安全保障程度更高，因此对于中厚以上并且产状变化不大的矿体优先推荐采用该方案。但是由于局部矿体产状变化很大，如果采用中深孔采矿方案，矿体贫化率不易控制，因此对于这部分矿体，仍然采用更为灵活的下向分层进路充填采矿法。由于在方案设计之初，这三种方案的开拓系统就是兼容的，因此局部地段联合采用中深孔小分段空场嗣后充填采矿法（下向开采）与下向分层进路充填采矿法是可行的。
参考文献
[1]刘洋.矿山采矿技术安全管理问题研究[J].中国设备工程,2020(23):234-235.
[2]李永峰.关于矿山采矿技术安全管理问题的探讨[J].世界有色金属,2020(21):42-43.
[3]李典.采矿工程施工中不安全技术因素及对策[J].当代化工研究,2020(10):29-30.