紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留急傾斜薄礦體采礦方法優選及應用

童大志 朱根鵬 任國順 王冠男

摘要：紅嶺鉛鋅礦南西翼留有大量礦體、礦柱，以至形成礦體積壓，造成資源浪費，對其礦體進行開采具有重要意義。基于采場工作人員的安全、礦山生產能力達標、礦巖穩定性等方面的考慮，提出脈外上向水平分層充填采礦法等4種采礦方法。對比4種采礦方法的優缺點，以及其技術經濟指標，最終選擇脈內上向水平分層充填采礦法為最佳方法，并進行了現場工業試驗。結果表明：該方法的采場生產能力為150 t/d，礦石貧化率和采礦損失率均為6 %，達到礦山的生產能力要求，且有效降低了礦石損失，值得推廣。

關鍵詞：急傾斜薄礦體;上向水平分層;充填采礦法;采礦損失率;礦石貧化率

中圖分類號：TD853.32????????? 文章編號：1001-1277（2021）12-0029-04

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20211206

引 言

赤峰山金紅嶺有色礦業有限責任公司紅嶺鉛鋅礦（下稱“紅嶺鉛鋅礦”）位于內蒙古自治區赤峰市巴林左旗林東鎮北部約92 km處，礦區距烏蘭達壩蘇木（三山鎮）約20 km，交通較為便利。前期，礦山采用下盤明豎井開拓，已形成多個中段。采用分段空場采礦法和淺孔留礦采礦法開采，目前，主要開采805 m中段和755 m中段的礦體，實際采選生產能力約為5 000 t/d。

紅嶺鉛鋅礦南西翼留有大量礦體、礦柱，以至形成礦體積壓，造成資源浪費，因此對其礦體進行開采具有重要意義。該區域內礦體距地表僅有150 m左右，礦體埋深較淺，礦體開采易造成上盤圍巖不穩固;且該區域內巖體構造交錯復雜，圍巖較為破碎，隨著礦體埋深的增加，圍巖穩固性逐漸好轉;分段空場采礦法及淺孔留礦采礦法機械化程度低，分段采準工程量大，施工困難，效率低，嚴重影響礦山生產能力[1-10]。鑒于此，為滿足礦山新的生產規模和形勢，保證礦山有序、高速、持續發展，亟需對紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體的采礦方法展開研究。

1 礦床開采技術條件

紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體傾角大，普遍為60°～70°，屬急傾斜礦體，有利于自重放礦，崩落礦石應充分考慮采用自重溜礦，減少運輸、集礦成本，并通過無軌運輸設備集中運至地表。紅嶺鉛鋅礦南西翼礦體厚度較小，平均為4.2 m，屬于薄礦體。礦體受構造錯動，導致矽卡巖侵入，從而降低了礦巖的穩固性;礦體圍巖巖性多樣，巖石力學性質有所不同，且礦區地質構造和構造破碎帶較為發育，礦層頂底板巖層巖石穩固性較差。礦體負變嚴重，縱深厚度變化范圍廣，呈透鏡狀;而橫向發展不連續，呈豆莢狀。礦山綜合礦石生產規模大，要求采場有較高的出礦能力。因此，需要采用效率較高的采礦方法回采，以減少用工，提高效率，并盡量減少采礦損失貧化。

2 采礦方法優選

采礦方法與采場生產中的回采工藝、機械化程度、作業安全情況、礦山生產能力等因素息息相關[1-3]。因此，能否選擇出高效、合適的采礦方法，是決定礦山綜合效益的關鍵所在。

采礦方法的選擇與礦體傾角、厚度及采場圍巖的性質有關。紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體傾角較大，礦體厚度小，屬于典型的急傾斜薄礦體。礦區圍巖巖性多樣，巖石力學性質有所不同，但礦區地質構造較為發育，且礦體中有矽卡巖侵入，導致礦巖穩固性較差。根據紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體的開采技術條件及類似礦山的開采經驗[4-8]，結合該類礦體國內外開采現狀，預選出脈外上向水平分層充填采礦法、無底柱淺孔留礦充填采礦法、有底柱淺孔留礦充填采礦法、脈內上向水平分層充填采礦法等4種采礦方法。4種采礦方法的適用條件及各自的優缺點見表1。

由表1可知：無底柱淺孔留礦充填采礦法和有底柱淺孔留礦充填采礦法要求礦區礦巖穩固，且采場作業安全性一般，采礦損失貧化較高。而紅嶺鉛鋅礦南西翼礦巖穩固性較差，采用該采礦方法會加大礦石損失，而且會對采場工作人員的安全造成極大威脅。因此，紅嶺鉛鋅礦南西翼礦體不宜采用無底柱淺孔留礦充填采礦法和有底柱淺孔留礦充填采礦法進行回采。脈外上向水平分層充填采礦法適用于圍巖中等穩固或不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體，礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法的突出優點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，適應能力強，采場作業安全，采礦效率高;缺點則是采準工程量大，通風效果較差。脈內上向水平分層充填采礦法的適用條件和優點與脈外上向水平分層充填采礦法基本一致，但不同的是，脈內上向水平分層充填采礦法由于采用脈內采準工程，大大減少了脈外采準工程量，可以有效縮短采準與回采之間的滯后時間，加快回采速度。鑒于紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體的賦存條件及礦山的生產能力需求，綜合考慮上述方法的優缺點，最終確定脈內上向水平分層充填采礦法為紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體的最佳開采方案，采礦方法見圖1。

3 脈內上向水平分層充填采礦法及其應用

根據采礦方法優選結果，選擇脈內上向水平分層充填采礦法作為紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留急傾斜薄礦體回采方案，并選擇8207采場作為工業試驗采場。該采場位于705 m中段2#礦體、3勘探線以北25 m至9勘探線以南9 m，控制標高為703.8～754.6 m。礦房沿礦體走向布置，礦房長100 m，寬度為礦體厚度，階段高40 m，頂柱高5 m，不留底柱與間柱。

3.1 采準切割工程

采用下盤脈外采準方式，自階段運輸平巷垂直礦體走向在距礦塊中央約20 m處各布置1條階段運輸石門以連接階段運輸平巷與礦體。自階段運輸石門與礦體交界處（即礦體下盤）沿礦體走向掘進1條鑿巖巷道至礦體中央，在礦體中央的鑿巖巷道中沿礦體傾向在礦體下盤邊界布置1條充填回風井連通上一階段的階段運輸石門。上下階段由采準斜坡道（坡度為20 %，各采場共用）連通。為了保證出礦效率，階段內每個礦塊在下盤布置1條溜井，溜井與階段運輸平巷之間用卸礦橫巷連通。

階段間的溜井井口距上階段運輸平巷10 m，斷面尺寸為2 m×2 m，溜井與水平方向夾角為60°;階段運輸平巷沿礦體走向布置，負責階段采場的出礦，其位于礦體下盤距礦體15 m處，斷面尺寸為2.5 m×2.5 m;階段運輸石門位于礦塊底部，用于連接階段運輸平巷與礦體，以及礦體的出礦，為了運礦方便，需要掘進2條階段運輸石門，一條連接礦塊和人行濾水井，用作行人和導水，另一條連接礦塊內的溜井，用來出礦;充填回風井是采場通風和下放充填料漿的重要通道，其沿礦體傾向布置于采場中央靠近下盤的礦體中，斷面尺寸為1.8 m×1.8 m。

3.2 回 采

采場自下向上進行分層回采，各中段采用自中央向兩翼回采的方式。

1）鑿巖爆破。采場利用YT-28型氣腿式鑿巖機鉆鑿水平炮孔，采用光面爆破的布孔方式進行崩礦。孔距為1.3 m、排距為1.1 m，邊孔孔距適當減小，邊孔與采場輪廓線間距為0.8～1.0 m，炮孔直徑為38 mm，采用直徑為32 mm的乳化炸藥進行爆破。為減小爆破震動，各排炮孔之間進行微差起爆，一次起爆延續時間控制在200 ms以內。根據炮孔布置及分層采場參數，每次循環進尺2 m，可布置8個炮孔，合計孔深800 m，礦量4 429 t，故每米炮孔崩礦量為5.54 t，炸藥單耗0.41 kg/t。

2）通風。每次爆破后必須經過充分的通風（通風時間不少于40 min），人員才能進入采場。新鮮風流經分層聯絡道進入采場沖洗工作面后，污風經充填回風井排入上階段回風巷道。為了改善通風效果，可以在充填回風井頂部設置輔扇加強通風。

3）采場頂板地壓管理。采場爆破并經過有效通風排除炮煙后，安全人員進入采場清理頂幫松石。如果頂板礦巖異常破碎，經撬毛處理后，仍無法保證采場作業安全，可考慮采用其他頂板支護方式，如懸掛金屬網等。二步回采的采場，由于受相鄰充填采場充填質量難以保證、充填滲水等的影響，礦巖穩固性會較差，頂板安全管理任務更加繁重。除了上述安全技術措施外，在生產過程中，要加強實時安全監督，保證每個工作班組都有專職安全人員，在各生產工作面進行不間斷安全檢查，發現問題，及時處理。

4）出礦。采用CYE-2型電動鏟運機將一分層采下的礦石鏟運至礦塊內人工架設的鋼溜井處，由鋼溜井下放到礦塊底部，再由礦車經過階段運輸石門與階段運輸平巷運至脈外的階段溜井，下放到下一階段。

5）充填。每分層回采結束后立即進行充填。每個分層分2次充填，首次充填高度為2 m，采用低濃度水泥砂漿進行充填，二次充填采用高濃度水泥砂漿進行充填，充填高度為0.5 m。充填時在分段聯絡巷架設充填擋墻，充填濾水經由分段聯絡巷導出采場。

3.3 主要技術經濟指標

為了研究采場綜合生產能力，對各工藝環節進行了統計，并根據現場工業試驗，得出該方案主要技術經濟指標，結果見表2。

4 結 論

1）紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體屬于急傾斜薄礦體，礦巖穩固性較差，且礦層頂底板巖層較為不穩定，宜采用脈內上向水平分層充填采礦法回采。

2）經過技術經濟分析可知，采用脈內上向水平分層充填采礦法時，采場生產能力達標，且采礦損失貧化較低，可以較好地滿足礦山生產要求。

[參 考 文 獻]

[1] 吳禮軍，韓曉亮，劉白璞.某鎢礦急傾斜薄礦體采礦方法優選[J].金屬礦山，2018（12）：34-38.

[2] 姚峰.急傾斜薄礦體采礦方法創新的探討[J].有色金屬文摘，2015，30（4）：59，61.

[3] 劉振廷.低品位急傾斜薄礦體采礦方法分析[J].有色金屬文摘，2015，30（4）：60-61.

[4] 曹帥，宋衛東，朱先洪，等.高海拔地區急傾斜薄礦體采礦方法優選[J].金屬礦山，2013（2）：14-17.

[5] 張福星.贛南某鈾礦低品位急傾斜薄礦體采礦方法的探討[J].中國礦業，2012，21（增刊1）：292-294.

[6] 李興尚，吳法春，許家林.上向水平分層充填采礦法的優化研究[J].金屬礦山，2006（4）：1-3.

[7] 劉濱，李振理，尹旭巖，等.上向水平分層充填采礦法在新城金礦的應用[J].黃金，2018，39（1）：48-51.

[8] 賈旭峰，趙龍，任紹勇，等.上向水平分層充填采礦法回采技術改進及應用[J].黃金，2018，39（9）：30-34.

[9] 彭康，李夕兵，彭述權，等.基于響應面法的海下框架式采場結構優化[J].中南大學學報（自然科學版），2011，42（8）：2 417-2 423.

[10] 彭康，李夕兵，彭述權，等.海底下框架式分層充填法開采中礦巖穩定性分析[J].中南大學學報（自然科學版），2011，42（11）：3 452-3 457.

Optimized selection and application of the mining method for the remaining steeply inclined

thin ore bodies in southwest wing of Hongling Lead-Zinc Mine

Tong Dazhi，Zhu Genpeng，Ren Guoshun，Wang Guannan

（Hongling Nonferrous Mining Co.，Ltd.，Chifeng Shandong Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：A large number of ore bodies and pillars are left in southwest wing of Hongling Lead-Zinc Mine，resulting in overstocking of ore bodies and waste of resources.Therefore，it is of great significance to mine these ore bodies.To ensure the safety of workers in stope，the mine production capacity，and the stability of ore rock，4 mining methods were proposed，such as outsidevein upward slicing and filling mining method.After comparing the advantages and disadvantages of the 4 mining methods and their technical and economic indexes，the best mining method was chosen as the invein upward horizontal slicing and filling mining method.The field industrial application was conducted，and the results show that the stope production capacity of this method is 150 t/d，the ore dilution rate and the mining loss rate are 6 %，which meet the production capacity requirements of the mine and effectively reduce the ore loss.The method is worth promotion.

Keywords：steeply inclined thin ore body;upward horizontal slicing;filling mining method;mining loss rate;ore dilution rate