淺談極薄礦脈采場貧化產生的原因及控制辦法

王志偉 楊崇峰 胡興華

（河南發恩德礦業有限公司，河南 洛陽471700）

1 礦山概述

河南發恩德礦業有限公司礦區位于河南省洛陽市西南部的熊耳山上，距離縣城65公里左右，距離鎮政府所在地10公里左右，有水運、公路兩條運輸線路。目前公司有四個正常生產的礦山，日供礦石能力已達2000噸左右。

礦區礦體均賦存于蝕變構造帶中，構造帶內為含礦石英脈型，完整性較好，礦化蝕變帶一般，寬度一般為0.2m－0.5m。礦體礦化較為連續，主要以方鉛礦、閃鋅礦、銀及少量黃鐵礦化、鉻云母化為主，金屬硫化物礦物結晶細密，呈浸染狀、塊狀構造，礦化以充填為主，與圍巖存在交代作用，脈石礦物以石英、長石及蝕變礦物為主，分枝復合現象不太明顯，構造不復雜圍巖結構比較致密堅固，頂底板巖石比較致密堅硬且節理發育，與礦脈界線明顯，且易于分離，礦脈見有明顯的硅化、鉻云母化，礦體為蝕變帶內構造石英脈型，圍巖以斜長角閃片麻巖為主，致密較堅硬，結構較緊密，具較好的穩固性，一般不易片幫、冒頂，但個別地段圍巖因頂底板構造解理發育易于脫落，對采礦的影響較大。礦區礦體平均厚度為0.5m，礦體平均產狀為295°∠71°，屬于急傾斜薄礦脈[2-3]。

2 貧化產生的客觀原因

引起礦石貧化的客觀原因主要有圍巖的穩固性程度、礦脈產狀及礦脈厚度穩定程度、礦脈厚度、后期構造對礦脈的破壞、礦巖界限清晰程度等。

2.1 圍巖的穩固程度

圍巖的穩固性是采礦過程中造成貧化的重要因素之一。采礦爆破后，不穩固的圍巖會因礦脈爆落失去支撐而脫落形成坍塌，使廢石混入礦石最終形成貧化。

2.2 礦脈產狀的穩定程度

礦脈的走向和傾角都會發生一定的變化，當這兩個產狀參數變化頻繁、幅度較大時，對采礦貧化會產生一定的影響。

2.3 礦脈厚度及其穩定程度

排除圍巖穩定差異及鑿巖技術等主客觀因素，爆破過程中對圍巖破壞的絕對值是相對穩定的。也就是說，無論礦脈厚度大小，在崩落礦石的過程中一同崩落的圍巖廢石絕對值應是一樣的。這樣，厚度大的礦脈因爆落廢石量的相對值較小貧化度就小，貧化控制就容易些。否則，就相反。

2.4 后期構造對礦體的破壞

眾所周知，礦床形成后往往會繼續伴隨一些后期的地質活動，形成后期斷層對礦脈的完整性產生破壞。我們按照后期構造走向與主礦脈走向之間的關系，分為橫向斷層和順向斷層，與礦脈夾角大于45°的斷層為橫向斷層，小于45°的斷層為順向斷層，順向斷層往往對礦脈圍巖和穩定性造成一定的破壞，導致采礦時圍巖塌方形成貧化。

2.5 礦巖界限清楚程度

構造蝕孌巖礦脈與圍巖的關系，一般我們可以分為兩種，一種是礦脈與圍巖界限清楚，二者巖石性質差異明顯；一種是礦脈與圍巖界限不清晰，礦化（蝕孌）由中心向外呈逐漸變弱。

2.6 采場中施工工程

薄礦脈的不連續性、后期構造致使礦脈在其垂直走向的方向上產生位移、圍巖極度破碎等都需要在采場內施工一些坑道工程，用以解決采礦和探礦工作。為了便于這些工程的施工，坑道規格（寬度）往往要大于礦脈的厚度，圍巖形成廢石混入礦石造成貧化。

礦脈不連續的采場，需要在采場內施工探礦工程 （包括天井、沿脈），以驗證采場地質情況的變化，最終確定采場是否繼續開采或延伸，對于含礦工程產生的副產礦石，無疑會與采場礦石一同采出礦房，這必然造成礦石貧化。

含后期橫向構造的采場，為使構造兩側礦脈連楊一體或在采場中找到另一側的礦脈，往往需要在圍巖中施工一些聯通（或含探礦）工程，產生的廢石有些可以單獨運出采場，有些不能單獨運出混入礦石 而產生貧化。

為保證圍巖極度不穩固采場的安全，我們常采用脈外天井加聯絡道替代順路天井作為采場的行人和通風的通道，在施工聯絡道的過程中，一定量的圍巖廢石會爆落進入采場混入礦石形成貧化。

3 貧化產生的主觀原因

引起礦石貧化的主觀原因主要有施工人員的技術水平和工作態度兩個因素。

3.1 施工技術水平

采礦過程中施工人員的技術水平（包括鑿巖技術、爆破技術、削壁采礦過程中的削壁技術等）不高，對采場貧化有著非常大的影響。鑿巖技術不高會使炮孔布置不夠合理（包括孔底打入圍巖），再加上裝藥不合理（常常是多裝藥），爆破后會增加對圍巖的破壞，致使其剝落進入礦石，形成貧化。

過去認為，削壁采場的削壁好壞對采礦貧化影響不大。通過實踐我們認為，削壁的好壞對于一步采礦貧化影響還是很大的，主要表現在削壁太高，一方面會使礦脈暴露容易脫落，造成損失。另一方面，在削壁過程中因爆破點與礦脈太近，爆破增加了對礦脈及圍巖的破壞，在采礦過程中圍巖容易脫落進入礦石形成貧化。

3.2 工作態度優劣

出于經濟利益（或者是工作上的惰性），一些施工人員故意將炮孔施工在礦脈之處，以增加爆破量，造成人為貧化；削壁采場，出礦人員沒有按照技術要求，末在采場內對廢石進行手選等等，都是因為工作態度的低劣造成人為貧化。

4 控制貧化的方法

控制貧化要從多方面、多角度入手，努力降低客觀因素引起的貧化，堅決杜絕人為貧化。從合理選擇并優化采礦方法、強化采場現場管理，制定規章制度作為保障等方面入手，把貧化率控制在一個較合理的范圍之內。

4.1 采礦方法的選擇及優化

針對礦體賦存的地質條件，我們一般采用淺孔留礦法和削壁充填采礦法進行采礦。

我們公司在建礦初期（沙溝）全部采用淺孔留礦法進行采礦，對于S16W這樣厚度大于1米的礦脈，采礦效果好，效率高、成本低且管理簡單，開采貧化率可以控制在30%左右，實現了經濟、效率與資源合理利用的有機結合。但是，對于S14這類厚度在0.5米以下的礦脈，為保證作業空間及實現順利留礦，采幅至少要在0.8米以上，個別礦塊甚至過到1米以上，從設計上就大大增加了礦石的貧化（貧化率一般都在50%以上）。

公司從2006年5月開始試驗并推廣削壁采礦法開采厚度小于0.8米的礦脈。通過幾年來的生產實踐，厚度在0.8米以下礦脈的貧化率從35－60%降低到目前的25－30%，有效的降低了礦石的貧化。

通過對采礦方法的改進和優化，使一些特殊地質條件下的礦體開采貧化率有效降低。如圍巖非常破碎的沙溝S6、S7及龍門的LM5，橫向構造破壞明顯的HZ22；礦化連續性差的龍門LM12、LM12-1和蒿坪溝的H15W等，這些礦脈均采用了削壁充填采礦法開采，但因地質條件的更加特殊，在采礦過程中對采礦的個別環節進行了改進。

取渣硐的施工。針對圍巖破碎的薄礦脈采場，為減少因削壁對圍巖的破壞造成塌方增加采場安全隱患及貧化，不對下盤進行削壁，在采場下盤（特殊時可在上盤）圍巖較穩固地段施工取渣洞室，用于采場的充填（如S7）；對于礦體局部膨大變厚，采場開采寬度太大，削壁量不夠采場充填，一般也采用施工取渣洞對采場充填（如S16E）。取渣洞的施工是削壁充填采礦法的一項有效改進和補充，是針對特殊地質環境下完成采場充填的一種有效方法。

削壁采礦倒置。削壁采礦一般施工順序是先采礦后削壁，但對于礦脈產生分支在夾石（夾石厚度大于1米）無法剔除時，采用先削壁（把夾石當作圍巖先采下用于充填），再采礦體的施工順序，避免了采礦時因夾石無法剔除混入礦石產生的貧化（如S14的北段）；龍門東溝LM5礦脈多為硅化蝕變巖，硬度較大且穩固，圍巖（尤其是上盤）非常破碎，采用先將上盤圍巖采下用于充填采場，再采礦石的采礦順序，避免了因先采礦圍巖塌落混入礦石造成的貧化，實現了貧化的最大限度控制。

總之，經過實踐和總結，我們在常規的采礦方法基礎上，不斷對削壁（包括淺孔）采礦方法進行改進和完善，針對不同地質條件下的礦脈，采用不同采礦方法進行開采，降低了礦石的貧化，把貧化率控制在了一個相對穩定的范圍內。

4.2 強化采場現場管理

造成薄礦脈開采貧化的主要原因，是在開采過程中圍巖（廢石）因種種原因進入礦石形成的，因此強化采場現場管理，避免廢石在采礦的各個階段進入采場并混入礦石，是控制薄礦脈采礦貧化的重要手段之一。

鑿巖管理。造成廢石最先進入采場混入礦石的階段是鑿巖（爆破）階段。炮孔布置在礦體外部（圍巖上），通過爆破圍巖廢石肯定會隨著礦石一同崩落進入礦石中形成貧化，炸藥裝入量過大，容易對圍巖造成破壞，使其在爆破時剝落或在爆破后塌落，形成貧化。

現場管理人員采取如下幾個鑿巖管理措施可以控制因鑿巖造成的貧化：鑿巖前，將鑿巖邊界乃至鑿巖炮孔用紅漆標出，防止炮孔布置發生錯誤；對于極薄（厚度小于30cm）及厚度（產狀）變化頻繁的礦脈，鑿巖釬子嚴格控制在2米以下，避免因炮孔太深孔底出界；控制裝藥量，可以采用間隔裝藥努力減少爆破對圍巖的破壞。

廢石手選。徹底控制廢石在鑿巖過程中進入礦石是不現實的，進入礦石中的廢石在出礦的各個環節中，進行手選是降低貧化的又一道防線。對于淺孔留礦法的廢石，可以在采場底部出礦穿及出礦后礦場內進行手選；削壁充填采礦法的廢石，可以在采場出礦時、采場底部出礦穿及礦場三個地點對廢石進行手選。

實際生產過程中，削壁采場內手選廢石是采場質量監控的重要指標之一，我公司各礦山削壁采場基本都能夠在采場內進行手選廢石，使大量廢石留在了采場內，一則增加了充填料，更重要的是降低礦石的貧化；同時，各礦區都在礦場安排有手選廢石的工人，沙溝礦區更是建設了兩條手選皮帶設施，礦場內（皮帶機）手選的廢石占整個礦量的10%以上，大大的降低了礦石的貧化。

采場支護。爆破后常常因圍巖破碎或不穩定使廢石乹落混入礦石造成貧化，同時也給采場安全形成隱患，為降低貧化并保證采場安全，對于削壁采場要及時支護，盡量使圍巖廢石不脫落進入采場混入礦石形在貧化。

4.3 制度保障

為使控制貧化的措施執行的有章可循，公司先后編制《工程師手冊》，《礦山生產管理與質量檢查制度》等系列采場執行規范和管理制度，這些規范、制度的出臺和執行，有效地調動了現場管理人員的積極性他們認真管理、嚴格執法，為全公司貧化的控制起到積極的作用。

5 結論與建議

河南發恩德礦業有限公司各個礦區在采取針對采場貧化產生的原因及采取相關的措施管理后，礦區礦石損失貧化有顯著下降，安全事故的發生率也大為減少，起到了提高礦山經濟效益，保障礦山生產安全的作用。因此，極薄礦脈的貨化控制可借鑒公司的管理模式與辦法。但在管理中，也應根據礦體走向、厚度以及礦石品位，自身的技術經濟條件等因素分析貧化產生的主次因后再采取相關的管理和技術措施，使之能更好地適應自身實際，這樣才能取得良好的經濟效益與綜合效益。

［1］黃建功，平壽康.大傾角煤層采面頂板巖層運動研究[J].礦山壓力與頂板管理，2002(2):19-22.

［2］趙洪亮，袁永，張琳，等.大傾角松軟煤層綜放面礦壓規律及控制田[J].采礦與安全工程學報，2007，24(3):345-348.

［3］呂兆海.大傾角煤層綜放工作面采場管理研究[J].中國礦山工程，2009，38(4): 31-34.

［4］崔建軍，馬立成，蘇春乾.采場管理在開采低品位復雜礦體中的應用[J].有色金屬：礦山部分，2008，60(2):47-49.