鑫泰礦業公司薄至中厚復雜難采礦體采礦方法優化及應用

摘要：鑫泰礦業公司薄至中厚緩傾斜礦體賦存狀態及形態變化較為復雜，為難采礦體。以土堆礦區為工程背景，對采用的逆傾斜推進全面采礦法進行了優化改進。合理布置采準系統，優化采場結構參數，采用“大孔距、小抵抗線”的控制爆破技術，降低了采礦損失率和礦石貧化率，提高了生產能力，降低了生產成本。工程應用結果表明：采用改進后的采礦方法，采礦工效提高了35? %，礦石貧化率降低了17.28百分點，采礦損失率降低了11.26百分點，技術經濟效果明顯，資源得到了安全、環保、經濟、合理地開發利用。

關鍵詞：薄至中厚礦體;復雜難采;采礦方法;采場結構參數;回采工藝

中圖分類號：TD853.2

文章編號：1001-1277（2020）02-0038-05

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20200207

引 言

山東煙臺鑫泰黃金礦業有限責任公司（下稱“鑫泰礦業公司”）位于山東省海陽市，現有土堆、東劉家和龍口3個礦區。礦區采用豎井開拓，地下開采生產規模40萬t/a，全面采礦法開采。鑫泰礦業公司礦體特點：薄至中厚礦脈多，厚礦脈少;緩傾斜礦脈多，傾斜礦脈少;走向、傾向、脈厚和傾角變化比較大;巖石較穩固，不易產生塌陷、崩塌等不良地質現象[1]。

一直以來，對于薄至中厚礦體回采時，一般最小采幅為1.8 m，導致礦石貧化率大幅度增加，降低了礦石出礦品位，影響企業的經濟效益。為降低礦石貧化率，鑫泰礦業公司在土堆礦區開展了薄至中厚復雜難采礦體采礦方法優化改進試驗研究工作，合理布置采準系統，優化采場結構參數，降低采礦損失率和礦石貧化率，取得了較好的經濟效益，并在全礦區得到了推廣應用。

1 礦床地質特征

土堆礦區共圈定34條礦體，走向分為NNE向和NEE向2組，其中NNE向以T3-2礦體為代表，NEE向以T3-1礦體為代表。

T3-1礦體：為土堆礦區的主礦體之一，該礦體呈似層狀，礦體嚴格受構造控制，由6個鉆孔控制，位于463勘探線—484勘探線，賦存標高-221.00～-262.94 m，向深部未封閉。礦體走向NEE，傾角5°～14°，平均8°，控制走向長度230 m，寬度250 m。礦體厚度0.80～5.86 m，平均厚度3.89 m，厚度變化系數為95? %，厚度穩定程度屬較穩定;金品位2.33×10-6～11.20×10-6，平均品位4.21×10-6，品位變化系數87? %，屬于有用組分分布均勻的礦體。礦石中金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦。礦體圍巖蝕變有黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等。賦礦圍巖為大理巖和變粒巖。

T3-2礦體：為土堆礦區的主礦體之一，該礦體呈似層狀，產狀嚴格受構造控制，由14個鉆孔控制，位于463勘探線—504勘探線，賦存標高為-239.00～-336.24 m，向深部未封閉。礦體走向NNE，傾角5°～30°，平均8.5°，控制走向長度430 m，斜長232 m。礦體厚度1.02～5.51 m，平均厚度3.33 m，厚度變化系數97? %，厚度穩定程度屬較穩定;金品位 1.00×10-6～6.70×10-6，平均品位3.05×10-6，品位變化系數95? %，屬于有用組分分布均勻的礦體。礦石金屬礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦。礦體圍巖蝕變有黃鐵礦化、綠泥石化、綠簾石化等。賦礦圍巖為大理巖和變粒巖。

2 礦區生產現狀

土堆礦區采用豎井開拓、地下開采的方式，根據緩傾斜薄至中厚礦體的賦存狀態，結合生產實際，礦區主要采用逆傾斜推進全面采礦法開采，采礦方案見圖1。

1）礦塊構成要素。采場沿走向布置，分成寬度為12 m的多個礦房，以探礦上山為界進行分步回采;底柱高度5 m，礦柱尺寸為4 m×4 m（礦巖穩固地段取3 m×3 m），礦柱間距6～8 m，礦柱高度等于礦體厚度。不留頂柱。

2）采準與切割工程。

采準工程包括中段運輸平巷、切割上山、電耙絞車硐室及人行通風井。

切割工程包括掘進切割平巷、切割井和形成切割槽。首先，在中段運輸平巷沿礦體底板掘進沿脈運輸巷，規格為2.2 m×2.2 m，沿脈平巷掘進到采場邊界為止。然后，每隔12 m向上掘進切割上山，掘至礦體邊界為止。最后，以切割上山為自由面，將切割平巷上挑至礦體邊界，形成切割槽，由下而上逆傾斜回采，工人在空區下作業，作業安全性較差。

3）鑿巖爆破。采用YT-28型鑿巖機，水平與上向淺孔落礦。鉆機額定供風風壓0.5 MPa，采用“一”字形鉆頭，鉆頭直徑38 mm，炮孔直徑40 mm，孔深2.3 m，最小抵抗線0.8 m。炮孔布置為平行直線式。采用2#巖石乳化炸藥，導爆管網絡爆破技術。鑿巖爆破參數見表1。

4）回采作業。以切割上山為中心，沿礦脈向上推進，逐步形成階梯狀工作面，中間階梯超前兩邊階梯。上山口架設耙礦平臺，采用電耙將礦石耙至礦車直接運出，以減少同時作業的相互影響，在回采過程中，遇夾石則留下作為不規則巖柱，在頂板不夠穩固或暴露面積太大時，則盡量選擇在貧礦處留3 m×3 m的不規則礦柱。一個區段回采完畢后，再按照相同的方法回采下一個區段。

5）采場通風與防塵。采場通風采用機械混合式通風系統，抽出式為主。所需新鮮風流由通風口進入主運輸大巷，由壓入式風機將新鮮風流送入采場生產工作面，清洗工作面后污風通過抽出式風機排出地表。

采場出礦的防塵措施主要是噴霧灑水，要求在出礦前必須將礦石用水澆透，以減小粉塵的產生，出渣工的防塵措施主要是佩戴防塵口罩。

6）主要技術經濟指標。土堆礦區采用逆傾斜推進全面采礦法后取得的主要技術經濟指標見表2。

3 采礦工藝優化改進

3.1 采準工程及結構參數

1）礦塊結構參數是決定采場穩定性的重要因素，其參數主要通過類比法和巖石力學分析計算方法來確定。

由于采用逆傾斜推進全面采礦法開采，因此采場的暴露面積是一個主要的技術參數。采空區合理的暴露面積由普氏礦巖硬度系數f值及礦山實踐經驗決定。合理的礦房面積可提高礦房生產能力，降低采礦損失貧化。過小劃分礦塊會增加采準切割工程量，延長采準時間，從而導致作業成本增加，經濟效益降低;過大劃分礦塊則不利于礦山安全及正常生產。為了保持獨立采空區的穩定性，并以安全、高效、經濟為出發點，合理劃分采場[2]。

針對礦巖中等穩固、薄至中厚緩傾斜礦體的特點，采場的暴露面積應控制在200～300 m2，據此確定礦塊斜長為30～40 m，寬度為6～8 m。根據礦體水平厚度，確定底柱高度和點柱規格。

2）采準工程布置。為了提高礦房回采效率，減少采準切割工程量，降低采礦損失貧化，更好地發揮機械化的作用，可加大采場長度劃分多個礦房，礦房長度增加到12 m，高為3 m，不留底柱，留不規則點柱，頂柱高3 m。采用多步驟、多單元回采，回采至頂柱高度時，掘進3～5個充填小井，與上中段貫通，方便嗣后充填料下放使用。礦房中間施工超前上山，采場兩側施工脈內探礦上山，通過切割巷與采場相通，人員和材料通過兩側上山進入采場，同時作為采場通風巷道，亦可作為回采上中段礦房時的礦石溜井[2]。

3.2 底部結構

一般采場底部結構布置時，采用電耙與溜井相結合的出礦方式，本次研究的礦體在主中段，條件限制無法布置溜井，考慮到出礦效率及出礦成本，提出以下2種礦塊底部結構：

1）方案一，平底式電耙出礦橫巷、耙渣機裝車的底部結構（見圖2）。出礦橫巷間距為6～8 m，每條長3～5 m，為方便耙渣機出礦，每條出礦巷應與階段運輸巷有65°～70°的夾角。出礦時，根據采場落礦量的大小，耙渣機于各出礦橫巷鏟裝礦石，裝入礦車，電機車牽引礦車卸至溜礦井。

2）方案二，平底電耙平臺出礦的底部結構。利用探礦上山、切割上山為出礦人行道，于聯通沿脈平巷的下口處架設出礦平臺，由電耙直接耙入礦車，電機車牽引礦車卸至溜礦井。電耙巷道抬高的裝車臺見圖3。

2種方案優缺點對比見表3。

通過對比2種方案的優缺點，并考慮前期投入費用及維修費用，最終選用方案二，平底電耙平臺出礦的底部結構。

3.3 落礦工藝

為減少爆破沖擊對上盤、頂板的破壞，采用“大孔距、小抵抗線”、空氣間隔裝藥、排間微差爆破落礦工藝。回采炮孔布置如下：

上向炮孔布置要向切割巷道方向傾斜，與頂板呈70°～80°，按梅花方式布置，上向炮孔爆破的排距為1.0～1.2 m，孔距為0.6～0.8 m，孔深為2.0～2.5 m，邊孔采用間隔裝藥，裝藥系數為0.20～0.30，距礦體邊界20 cm，其他炮孔裝藥系數為0.70～0.85。

根據礦體穩定程度，采用YSP-45型高頻鑿巖機鉆鑿傾斜上向炮孔進行落礦，反之先采用上向炮孔挑礦，對爆破后頂板欠挖情況采用YT-28型鑿巖機鉆鑿水平炮孔壓礦，以保證采場頂板平整，增強采場作業安全程度。為保證爆破效果并控制礦石塊度，采用“大孔距、小抵抗線”的控制爆破技術。炮孔“梅花形”交錯布置，邊孔距礦體邊界0.2 m，并控制裝藥量，以減少對圍巖的破壞來降低礦石貧化率[3-4]。

3.4 回采作業循環

回采作業分3班進行，每班8 h。一班出礦，二班鑿巖、爆破，三班通風。采用雙機作業形式，分別由上而下后退落礦，單機落礦長度6～8 m，鑿巖效率36～40 m/臺班，采礦效率60～90 t/臺班。

3.5 礦柱回采

在薄至中厚礦脈開采中，脈內探礦上山也是沿脈工程，在采礦時可兼作行人與通風通道，回采結束后可用抽柱法后退式回收礦柱。若脈厚大于3 m，則需留寬6～8 m的礦石間柱作為永久礦柱。在這種情況下，探礦工程與采準工程結合施工，把天井施工于下盤脈外，探清礦體后再利用該天井施工切割上山，礦塊回采時則可不留礦石間柱，或用鋼筋柔性隔墻將相連礦房隔開，或利用該井回采相鄰2個礦房。

如果全面采礦法采場施工人工底柱，則其對應的下部中段相應采場的礦石頂柱也可完全回收，即可完全揭露鋼筋混凝土頂柱。而留下的礦石點柱，一般采用空場采礦法爆破回收;若礦巖中等穩固或上下盤有破碎帶通過，間柱爆破則容易引發大量圍巖冒落或巖層移動，則空場采礦法出礦將演變成為采用崩落采礦法在覆蓋的圍巖下出礦，其質與量都無法控制，出礦品位低。為確保安全高效回收礦柱，降低采礦損失率，可采用改變礦石點柱的回采方法并盡量使用淺孔回收，能取得非常明顯的經濟效益。

3.6 損失貧化管理?

1）采用水泥卷錨桿與錨網對礦體上盤進行維護，可以有效控制上盤廢石的混入，降低礦石貧化率[4]。

2）采用邊孔控制爆破的鑿巖爆破方式，可以減少對圍巖的破壞，有效降低礦石貧化率。

3）加強地質測量工作，及時為采礦設計和生產提供可靠地質資料，以便確定采掘范圍，減少廢石混入量和礦石損失量。

4）選擇合理的開拓方法，盡量避免留設保安礦柱。

5）選擇合理的開采順序，及時回收礦柱和處理采空區。

6）選擇合理的采礦方法及結構參數，改進采場結構參數，以減少采礦損失貧化。

7）改革底部出礦結構，使用無軌裝運設備和振動放礦設備，加強放礦管理，以降低礦石貧化率。

8）利用高壓水槍，沖刷礦房底板，避免粉礦損失。

3.7 采空區處理

利用礦山井下掘進廢石充填采空區，既可使廢石不出井，減少地表廢石場的占地費用，又可緩解因采空區造成的地壓問題。該方法對掘進工程量比較大的礦山尤為適用。

1）采場回采至頂柱高度時，掘進3～5個充填小井，方便嗣后充填料下放使用。

2）在通往采空區的巷道內，砌筑一定厚度的隔墻。采空區圍巖崩落時產生的氣浪，遇到隔墻時將得到緩沖。

3）利用掘進廢石充填采空區，充填體比例為70? %～80? %，剩余部分利用混凝土膠結充填料處理邊角及接頂。

3.8 技術經濟指標

對逆傾斜推進全面采礦法的采礦工藝進行了優化改進，采用多步驟、多單元回采工藝，并在鑫泰礦業公司土堆礦區-250 m中段進行試驗，試驗結果見表4。

由表4可知：采用改進后的采礦方法，采礦工效提高了35? %;礦石貧化率6.12? %，降低了17.28百分點;采礦損失率3.56? %，降低了11.26百分點;實際生產的各項指標均優于礦區原生產指標，取得了初步的效果，達到了安全、高效、持續生產的目的。

4 結 論

1）針對鑫泰礦業公司土堆礦區薄至中厚緩傾斜復雜難采礦體的特點，對逆傾斜推進全面采礦法進行了優化改進，既降低了采準工程量，又提高了生產效率，滿足了生產需求。

2）改進了回采方式，在鑿巖、出礦工序中，施工人員始終不在空區下作業，為工人提供了安全的作業環境，達到了安全、經濟、高效的生產目的。

3）采用多步驟、多單元回采工藝，對復雜多變礦體高效回采提供了科學、合理的技術支撐，通過降低采礦損失貧化，有效提高了礦山回采率，對延長礦山服務年限起到了一定的作用。同時，也獲得了良好的經濟效益和社會效益。

4）作為一個礦山企業，進一步加強機械化裝備水平，提高生產效率，降低采礦損失貧化，采用新工藝、新技術，改革創新是礦山發展的必經之路。

[參考文獻]

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Optimization and application of the mining method for thin to medium-thick

complex and hard-to-mine ore bodies in Xintai mining company

Jia Yanzhou

（Shandong Yantai Xintai Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：The complex occurrence state and morphology of the thin to medium-thick complex and hard-to-mine ore bodies in Xintai mining company make the ore bodies hard to mine.The study takes Tudui Mining District as the engineering background，and carries out optimization with anti-inclination approach overall mining method.The mining preparation system is reasonably laid out，the stope structure parameters are optimized，the control blasting technique of large borehole distance and small resistance line is used and the mining loss and ore dilution are reduced production capacity is improved and lower production cost is lowered.Industrial application results show that the use of the optimized mining method improves mining efficiency by 35 %，lower ore dilution rate by 17.28 percentage points and mining loss rate by 11.26 percentage points.The technical and economic outcome is evident and the resources are utilized in a safe，environment-friendly，economic and reasonable way.

Keywords：thin to medium-thick ore bodies;complex and hard-to-mine;mining method;stope structure parameter;stoping process

收稿日期：2019-10-08; 修回日期：2019-12-27

作者簡介：賈彥州（1988—），男，甘肅天水人，工程師，從事金屬礦山采礦技術、安全管理工作;山東省海陽市郭城鎮，山東煙臺鑫泰黃金礦業有限責任公司，265147;E-mail：915383541@qq.com