錫礦山銻礦深部采礦方法和工藝探討

張夫華，黃小紅

(錫礦山閃星銻業有限責任公司， 湖南 冷水江市 417500)

錫礦山銻礦久享“世界銻都”之美譽，是世界上最大的銻采、選、冶和深加工聯合企業。該礦成礦地質條件優越，雖歷經110多年的開采，仍有巨大的資源開發潛力，尤其是深部探礦前景廣闊，找礦潛力巨大，具有潛在的開發價值。

該礦開采歷史悠久，但由于開采技術水平低，采礦裝備落后，致使生產效率低，工人勞動強度大。礦山開采先后采用的采礦方法有：普通房柱法、桿柱房柱法、膠結充填采礦法、桿柱砂漿膠結充填采礦法、傾斜薄礦體上向連續采礦法等多種采礦方法。

1 地下采礦方法的發展趨勢

采礦方法是采礦科學發展的主題之一，采礦工藝是發展采礦方法的最活躍因素。采礦工藝的創新，要求回采巷道布置隨之作相應的變化，以保證安全及生產能力得以充分發揮。

國外大力發展上向垂直深孔或傾斜孔分條落礦的階段崩落法，以實現連續回采，并廣泛采用自行設備，將大面積底部放礦的底部結構改為無軌設備裝運的端部出礦結構，取得了較優的采礦技術經濟指標。空場法、充填法和崩落法各有其適用條件與特點，在具體的礦床賦存條件下，結合式采礦方法受到用戶的青睞，具有良好的發展前景。

地下采礦方法的發展趨勢是不斷簡化采場結構，采用新的工藝技術和新設備，機械化開采，實現大型化、集約化生產，實現地下采礦安全、高效、低強度開采，實現資源的最大化利用。

2 礦山地質概況和開采技術條件

2.1 礦床賦存情況

錫礦山銻礦賦存于上泥盆統佘田橋組灰巖段、砂巖段和中泥盆統棋梓橋組灰巖段的矽化灰巖中,屬巖漿期低溫熱液以充填為主、伴隨交代的硫化銻礦床，礦體呈似層狀。分為南北兩個主要礦區，南部礦區主要開采炭山界背斜飛水巖南端傾伏部分。礦體主要受斷裂、褶曲、遮擋層及巖性等因素控制，按礦體分布特點，工業礦體主要為三大層，埋藏深度自幾十米到500 m，目前深部盲豎井延深至31中段，礦體埋藏深度可達800～900 m，深部礦體探礦仍在繼續。

表1 世界幾個主要國家地下采礦方法應用比重 %

2.2 主要開采技術條件

錫礦山銻礦是一個比較典型的緩傾斜似層狀中厚礦體，礦體為穩固的硅化灰巖，坡度一般為20°～35°；礦體底板為矽化灰巖或灰巖，礦體與底板圍巖接觸面不規則、不明顯；礦體頂板有穩固、中等穩固和不穩固三種類型。背斜軸部及1號礦體之下的各個礦體頂板為灰巖或矽化灰巖，屬穩固型。1號礦體頂板為長龍界頁巖，有時有微矽化現象，厚度1～2 m不等，屬于不穩固型；其他礦體的頂板為灰巖。西部大斷層破碎帶有厚度約2 m的炭質頁巖屬不穩固型。礦體厚度為1.2 m至10～20 m不等，平均約4～6 m。中深部礦體連續性較好，適應于大型機械化作業。礦區井下涌水量不大，利于采礦。

3 采礦新工藝技術及裝備

(1) 全尾礦膏體充填采礦技術。通過全尾砂充填采礦技術研究，實現尾礦向井下采空區回填，減輕尾礦儲存壓力，有效控制井下采礦地壓，實現全尾礦膏體充填采礦。

(2) 大空區條件下采礦地壓控制技術。針對大空區條件下礦柱回采及頂板處理面臨的地壓問題，在現有地壓微震監測及聲發射、礦柱壓力計監測收集數據的基礎上，通過數據與現場地壓現象的對比分析，對地壓分布、轉移及顯現的規律進行更深入的研究，以便有效控制現場采礦地壓，保證開采安全。

(3) 粗顆粒水砂充填采礦技術。該采礦技術采用無軌采礦、大能力水砂充填空區，生產能力大，成本低，擬全面推廣應用于厚大礦體的開采。

(4) 采礦新設備、新工藝研發。礦山作業自動化將是我國礦業發展的必然趨勢，目前，國內外很多礦山已采用了斜坡道開拓，自動鑿巖臺車，遙控鏟運機等先進采礦設備，實現了鑿巖自動化、出礦自動化、充填自動化。

錫礦山開采向深部延深，該礦現在使用的仍然是淺孔沖擊氣腿式鑿巖機、有軌電機車運輸、采場采用30 kW電耙扒礦、平巷掘進用裝巖機裝礦，礦山面臨的采掘出充設備日益老化、工人勞動強度高、生產效率低下；深部地壓大，采空區處理難度增大，老的充填系統達不到要求；溫度高，通風困難。所以，發展安全、高效采礦技術，提高采礦回采率，降低礦石貧化率，推廣開采設備的大型化、液壓化，提高礦山現有采礦裝備水平，促進采礦工藝技術進步是采礦科技攻關的重點。

4 中深孔落礦與無軌運輸設備的探討

4.1 技術關鍵

采用空場出礦，嗣后充填；采場沿走向布置，裝藥器裝藥，中深孔落礦；爆破采用雙排同段，多排微差，雙重起爆側向崩礦新工藝，一次落礦量大；中深孔鑿巖臺車鑿巖速度快，電動鏟運機出礦生產能力大，污染少；充填速度快，成本低；實現了礦體的連續回采，采礦速度快，效率高。

4.2 采場結構參數

采場沿礦體走向布置，長度60 m左右，斜寬沿傾斜方向8 m，高8 m。

4.3 開拓與采準工程

擬設計一明豎井，初定內徑5 m，深度900 m，作為南礦的副井，解決人行與材料設備的運送、深部充填及深部通風等一系列問題。明豎井要保證所有新型設備的下放，并設計中段平巷聯絡道或石門，新型設備設施可直達采掘作業面。

擬從南礦23中段掘進一條斜坡道,在礦體下盤掘進分段鑿裝道,分段聯絡道、放礦溜井和充填通風井。

4.4 鑿巖爆破

采用輪胎式單機采礦臺車配用導軌式回轉鑿巖機打眼，實行接桿鉆鑿中深孔，每排炮孔一般為8～10個，孔深11 m，最小深度1.5 m，排距1.5 m，排面角90°，孔底距1.8～2.4 m。采用粉狀炸藥，多排多向微差爆破一次成切割立槽和雙排同段多排微差雙重起爆側向崩礦新工藝。每次爆破8～10排，爆破效果好，大塊率低，無需二次爆破，一次崩礦量約2000 t。初步選擇DF20-2BD鑿巖臺車，外形尺寸7.35 m×1.35 m×1.6 m(長×寬×高)，設計平巷鑿裝道規格3.0 m×2.8 m，以方便臺車運行與作業。

4.5 頂板管理

采用頂板松石服務車處理松石，維護頂板。當頂板圍巖不穩固時，可在大量出礦前邊鎖錨桿邊推進，確保作業安全。

4.6 采場礦石運搬

采用電動鏟運機運搬礦石，礦石由鏟運機從采場裝運至溜井卸礦。初步選用鏟運機ADCY-3L，總長9.19 m，最大高度2.1 m，最大卸載高度1.99 m。日出礦可達600 t。

4.7 采場通風

新鮮風流由中段沿脈或中段運輸巷經斜坡道和分段聯絡道進入采場，污風經切割天井進入采場上盤的充填通風井再進入主回風巷排出地表。

4.8 采場充填

在建立深部充填系統后可采用似膏體充填技術對采空區進行充填處理，充填管路從專用充填道進入采場。進入采場的充填口要高于采場最高處2～3 m，以確保充填充分接頂。

4.9 采場綜合生產能力比較

采場綜合生產能力是衡量采礦工藝是否先進的最重要指標之一。中深孔分段崩落采礦法與傳統的采礦法比較，采礦綜合生產能力由30 t/d提高到190 t/d或更高見表2，這一指標反映采場從鑿巖至充填結束的日平均水平。

表2 采場綜合生產能力與有關性能比較

5 結 語

通過改進采礦方法，采用先進的采礦工藝和新型設備，在礦體賦存條件極為復雜的情況下，仍可大幅度提高采場綜合生產能力，降低貧化損失指標，實現礦體的連續開采。實現鑿裝運維護頂板等一系列整套無軌化作業，可大大提高生產效率，降低礦山作業成本，工人勞動強度也隨之降低，很大程度上提高了礦山經濟效益和社會效益。

采礦方法與工藝的改進，更進一步提高勞動生產效率和減輕工人勞動強度。隨著時代科技的迅猛發展，運用計算機已成為實現礦山科學管理和工藝理論研究的重要手段。未來廣泛利用計算機模擬采礦生產工藝，優選采礦方法、工藝和設備，研究改進采場結構和控制出礦品位，以及監控采礦作業。地下采礦機器人技術將受到重視，計算機在礦山中的進一步開發應用必將導致采礦技術的更大發展。

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