分段空場法在錫鐵山鉛鋅礦的應用

楊通錄

(西部礦業股份有限公司錫鐵山分公司， 青海 天峻縣 810000)

分段空場法在錫鐵山鉛鋅礦的應用

楊通錄

(西部礦業股份有限公司錫鐵山分公司， 青海 天峻縣 810000)

簡要闡述了錫鐵山鉛鋅礦的地質情況及礦床開采技術條件。根據礦山實際情況選擇分段鑿巖、階段出礦有底柱分段空場法作為該礦采礦方法。介紹了分段空場法的結構參數、出礦工藝以及鑿巖、爆破及回采工作等。實踐表明，雖然分段空場法克服了無底柱分段崩落法的一些弊端，但是也出現了不少問題，直接影響著礦山的經濟效益。針對分段空場法出現的問題，從采礦設計、采礦準備、采礦生產及采礦管理等方面進行了優化，并在該礦生產中取得了比較好的經濟和技術效果。

錫鐵山鉛鋅礦；分段空場法；回采率；底部結構

1 地質概況

錫鐵山鉛鋅礦位于柴達木準地臺的柴北緣殘山斷裂帶，為特大型變質礦床，主礦體為急傾斜礦體，走向NW-SE，傾向SW，平均厚度12 m，最小厚度1～1.5 m，最大厚度65 m。礦體上下盤圍巖以25線為界呈現非常明顯的區域分布特征。25線以西礦體的上下盤圍巖基本為大理巖，節理和裂隙比較發育，中等穩固。該區段礦體在走向和傾向上普遍存在分支、復合現象。礦體上盤圍巖為片巖，下盤圍巖多為大理巖。

2 采礦方法的選擇和實施方案

2.1 采礦方法選擇

礦山原設計采礦方法為無底柱分段崩落法，早期應用實踐中發現其具有眾多缺點，如礦石貧化率和損失率高(設計貧化率和損失率都為21%)、勞動強度大等，因此，在正式投產后，結合礦體賦存狀態和圍巖性質，經技術經濟比選和重新設計，實際選用分段鑿巖階段出礦有底柱分段空場法[1]進行開采。

2.2 采礦方法的實施方案

(1) 采場結構參數。設計的采場結構參數見表1。

(2) 采切設計。采切工程包括環形階段運輸巷道、分段聯絡巷、分段鑿巖巷道、人行通風天井、礦石溜井、電耙道、斗穿、斗頸、拉底巷道、切割巷、切割井和壓頂硐室等。階段運輸大巷布置在脈外，在穿脈運輸巷道兩側布置礦石溜井。礦體較薄時設單側漏斗，當礦體厚大時設雙側漏斗，且呈交錯布置。

表1 采場結構參數

(3) 鑿巖、爆破。礦房采用YGZ90型鑿巖機配以TJ-25型鉆架，布置上向扇形中深孔。頂柱采用YQ100A型潛孔鉆機，布置水平扇形或束狀深孔。采用淺孔爆破法進行擴漏和拉底。拉槽、礦房及間柱、頂柱回采均采用非電導爆管復式起爆網絡起爆。

(4) 出礦及采空區處理。采用30 kW的電耙絞車進行出礦，在電耙道內進行二次爆破。礦房回采完畢，在間柱、頂柱回采的同時，強制崩落上中段覆蓋巖石。

3 工藝效果的初步評價及改進建議

3.1 工藝效果的初步評價

生產實踐表明，與原設計的采礦方法相比，錫鐵山鉛鋅礦采用的分段空場法具有如下的優勢[2]：

(1) 在采切工程施工的同時實現“探采結合”，鉆探硐室布置在采場兩側的人行通風天井各分段開口位置內，在鉆探硐室內鉆鑿的探礦鉆孔后期可作為爆破鉆孔使用；

(2) 減少了鏟運機出礦所產生的弊端，出礦設備由原來的鏟運機變為電耙絞車，投資少，故障率低，操作簡單，且在高原工作環境下不存在降效問題，對周圍的環境也不產生污染；

(3) 減少了部分采切工程量，分段空場采礦法雖然增加了電耙道、斗穿、斗頸和擴漏工程，但因其只需在底柱內布置，總體來衡量，采切工程量比原設計的方法有所減少；

(4) 大幅度減少采礦爆破的次數，與無底柱分段崩落法相比，因采場爆破頻率降低，爆破組織和準備工作減少，安全性得以大幅提高。

但實際采用方法也存在一些缺點，主要集中在以下幾個方面：

(1) 與無底柱分段崩落法相比，分段空場法大部分采切工程所產生的碴石需要用人工出碴，大部分材料也只能依靠人力運輸，增加了作業人員的勞動強度；

(2) 拉底和擴漏采用淺孔爆破法施工，作業環境差、難度大、效率低，施工成本高。同時因豎向工程比重增加，加大了采切工程的施工難度；

(3) 礦房回采的礦石貧化率明顯下降，但間、頂柱回采的礦石貧化率依然較大，因出礦后期圍巖冒落較為嚴重，導致貧化率提高。

3.2 改進措施

礦山工程人員針對以上開采中產生的問題，深入研究了問題根源，在此基礎上總結出了以下一些改善分段空場法的措施及方法[3]。

(1) 探采結合。在生產探礦階段，在保障安全前提下，以探采結合、降低成本為原則，采取了3種措施減少礦石損失貧化率：以中段運輸大巷和采場兩側人行通風天井為主要通道，進行探礦工程施工；在上述通道處形成鉆探硐室，在其內進行生產鉆探；依照生產探礦工程揭露的地質狀況，進行采場礦體二次圈定。

(2) 根據錫鐵山鉛鋅礦實際情況，對采礦設計進行優化。利用長錨索預控上盤圍巖極不穩固的中厚礦體頂板，采用分段空場法回采；對上盤不穩固圍巖采用錨桿支護，并選用淺孔留礦法回采薄礦體，且在采場內預留橫向礦柱；選用拋擲爆破回采中厚礦體；選用淺孔留礦法與分段空場法相結合的方法回采在水平或垂直方向礦體厚度有明顯變化的礦體，具體為采用淺孔留礦法回采較薄礦體，利用分段空場法開采較厚大礦體；采用分段采礦法開采含巨大夾石的厚礦體，對廢石和礦石實行分出分采，并盡量將廢石留在采空區內，減少運輸成本；采用分段空場法回采臨近的兩個中厚礦體，之間的廢石分采分出。對中、厚礦體，采用漏斗底部結構；對延伸到下中段的薄礦體，底部結構設計為塹溝；對本中段已尖滅薄礦體，底部結構設計為漏斗；對本中段已尖滅且規模較小薄礦體，設計為平底結構，直接用裝巖機裝礦。

(3) 降低作業強度。為了降低勞動人員的作業強度，運輸材料及出碴盡量選用小型機械；拉底巷道及分段鑿巖巷道出碴工作改采用電耙設備；在有條件的采場豎向工程內安設小型絞車，提升或下放施工材料。

(4) 降低擴漏拉底施工難度。在斗穿端部的擴漏拉底硐室內，一次鉆鑿平行上向炮孔形成斗頸，并采用上向扇形炮孔進行擴漏。全部漏斗一次起爆，一次性完成擴漏和拉底工作。

(5) 保障施工安全和作業人員安全。在采準施工的過程中，使用天井鉆機施工天井和溜井，在提高掘井效率的同時，又可保證施工安全，取得了非常好的效果。礦房采礦爆破采用正臺階爆破方案，避免了之前必須搭設的裝藥平臺，減少了準備工作和拆除工作量，降低了木材和鋼材的消耗，保證了作業人員的安全。

4 結 語

錫鐵山鉛鋅礦工程技術人員在多年的生產實踐中,對空場采礦法不斷完善和改進，目前所采用的分段鑿巖、階段出礦的有底柱分段空場法，具有作業條件安全、出礦能力大、靈活性較強、采切工程量少等優勢，取得了比較好的技術效果及經濟效果。但其缺點也比較明顯，比如機械自動化程度低、勞動強度較大等，這些問題有待進一步研究與改善。

[1] 張富民. 采礦設計手冊: 礦床開采卷[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1987.

[2] 解世俊. 金屬礦床地下開采[M]. 北京：冶金工業出版社，1989.

[3] 于潤倉，劉育明，唐 建. 采礦工程師手冊[M]. 北京：冶金工業出版社，2009.

2013-12-18)