金廠河鉛鋅礦大直徑深孔采礦方法試驗研究與應用

孫長坤 趙 偉 魏曉明

（1.云南黃金礦業集團股份有限公司；2.云南地礦建設工程有限責任公司；3.北京礦冶科技集團有限公司）

大直徑深孔側向崩礦階段空場嗣后充填采礦法在國內外有較廣泛的應用，其特點是具有機械化程度高，生產成本低，生產效率高，安全程度高等優點。我國于上世紀80 年代開始研究大直徑深孔采礦技術[1-6]，并在凡口鉛鋅礦、銅綠山銅礦、安慶銅礦等大型礦床推廣應用。

1 礦山概況

保山金廠河鉛鋅銅多金屬礦床屬新開礦床，主礦體為ZnV3，分布在核桃坪組中段一層上矽卡巖帶，礦體形態主要以透鏡狀、似層狀、層狀為主。礦體總體西高東低，往東傾伏，傾角為5°～14°，平均8°，厚度為薄至中厚，平均厚度約為40 m。少數局部地段較陡。礦體淺部（西側）傾角較陡，厚度較薄；深部礦體傾角變緩，厚度變大。礦體總體表現為西高東低、中部略有“波浪”起伏。

2 礦床開采技術條件

結合礦山開拓系統現狀，選擇B采區作為試驗礦塊，礦塊長度為100～120 m，寬度為120 m，高度為礦體厚度（40～45 m）。礦房、礦柱為垂直礦體走向布置，一步驟礦房回采采用膠結充填，二步驟礦柱回采采用非膠結充填。試驗礦塊礦體規模較大，礦體傾角為8°，礦體頂底板以大理巖、大理巖化灰巖為主，礦層底板巖性以矽卡巖、矽卡巖化大理巖為主。礦石類型以矽卡巖型鋅礦為主，少量為大理巖型鋅礦。鉛鋅平均品位為4.2%，為典型的低品位礦塊。

3 采礦方法優化

國內典型的低品位中厚礦床通常采用分段鑿巖階段出礦嗣后充填（中深孔落礦）和階段空場嗣后充填（大直徑深孔落礦）2種采礦方法進行開采。這2類采礦方法能夠發揮其大規模，高效率，低采切的優勢，具有開采成本低，安全高效的優點。因此，初選下向大直徑深孔側向崩礦階段空場嗣后充填法（方案1）和上向中深孔分段鑿巖階段落礦嗣后充填采礦法（方案2）2種采礦方法。通過經濟技術指標及回采工藝對比確定最終回采方案。

3.1 方案1

礦房礦柱平面交替布置，一步驟回采礦房，待膠結充填后進行二步驟礦柱回采，非膠結充填。

（1）采場結構參數。礦房長度為礦體水平厚度110 m，寬度為15 m，高度為礦體垂直厚度為45 m。

（2）采切工程。主要采切工程有頂部鑿巖硐室、底部受礦硐室、出礦進路及運輸巷道。頂部鑿巖硐室長度為采場長度，寬度為采場寬度，鑿巖硐室內沿采場長度方向預留3 m 條柱，條柱間每隔8 m 左右打斷形成聯絡巷。底部受礦硐室采用V型塹溝結構、每隔12 m設置1條出礦進路。

（3）鑿巖爆破。頂部先掘進鑿巖巷道，通過鑿巖巷道采用淺孔擴刷形成鑿巖硐室，鑿巖硐室頂板進行錨網噴及長錨索聯合支護。底部先掘進受礦巷道，通過受礦巷道采用中深孔擴刷形成受礦硐室。頂底部可以同時施工。采用大孔鉆機由鑿巖硐室形成下向大孔，間排距為3 m×2.8 m，掏槽區加密大孔至孔距為2 m 左右，通過VCR 法形成切割井，規格為6 m×5.6 m，然后以切割井為自由面和補償空間不斷進行側向崩礦。直至礦房回采后，通過上中段預留的充填鉆孔對空區進行充填作業。

3.2 方案2

礦房礦柱平面交替布置，一步驟回采礦房，待膠結充填后進行二步驟礦柱回采，非膠結充填。

（1）采場結構參數。采場結構參數與大直徑深孔采場參數一致，根據采場高度及中深孔設備能力劃分為3 個分段進行回采，每分段高度為15 m，上分段優先下分段進行回采。

（2）采切工程。中深孔落礦采礦工藝采切工程主要有底部受礦巷道、出礦進路、運輸巷道、切割巷、切割井、分段聯絡巷、人行通風天井等。

（3）鑿巖爆破。采用YGZ90 型導軌圓盤式鉆機打上向扇形中深孔，人工法成切割井，以切割井為自由面擴刷成切割槽，以切割槽作為自由面和補償空間裝粉狀炸藥進行爆破。

3.3 采礦方法對比優選

（1）工藝優缺點對比。對2 種采礦方案生產管理、施工工藝、工期、效率、安全性等進行對比分析。方案1 對比方案2 的優點：生產管理簡單；采場生產能力較大；采切工程量小；人員不進入空區安全性好。缺點為爆破后礦石大塊率相對較高。得出結論方案1優于方案2。

（2）技術經濟指標對比。通過單體設計計算2種方案的技術經濟指標，見表1。得出結論方案1 明顯優于方案2。

綜合礦山設計生產能力、生產組織管理以及經濟性分析，初步擬定采用方案1進行回采。

4 大直徑深孔側向崩礦嗣后充填工業試驗

根據開拓系統現狀確定了B 采區19#采場作為方案一的工業試驗采場。采場橫剖面圖如圖1所示。

4.1 采切工程

頂部鑿巖硐室為此工藝的主要作業空間，打孔裝藥連線等工作都要在頂部鑿巖硐室完成，因此，頂部鑿巖硐室要加強頂板管理，采用錨網噴加長錨索聯合支護。先施工頂部鑿巖巷道，再通過淺孔擴刷成整個鑿巖硐室。

底部受礦硐室先施工底部拉底巷道及出礦運輸巷道，再施工出礦進路連接拉底巷道和出礦運輸巷道，而后在拉底巷道中由YGZ90 型導軌圓盤式鉆機打上向扇形中深孔擴刷成V型受礦硐室。

4.2 鑿巖爆破

使用國產T150型鉆機自鑿巖硐室向下鑿孔徑為165 mm 的鉆孔，孔深為鑿巖硐室底板至底部受礦硐室頂板。鉆孔間排距為3 m×2.8 m。掏槽區加密孔，使得孔間距為2 m 左右，采用VCR 法拉槽，每次拉槽高度為5～6 m，直至掏槽區爆破成井后再以掏槽區為自由面及補償空間進行側向崩礦。采用1#巖石乳化炸藥，長500 mm，直徑145 mm。側向崩礦大孔采用間隔裝藥，孔底堵孔長度為2 m 左右，3 卷藥為1 組，組與組之間采用1.2 m竹筒間隔，孔內雙導爆索，孔間微差起爆。

4.3 通 風

鑿巖硐室由切頂層斜坡道進風，洗刷鑿巖硐室工作面后由頂部回風巷回風。底部由鏟運機斜坡道進風，洗刷工作面后由回風斜坡道回風。

4.4 出 礦

使用國產2 m3鏟運機從出礦進路裝礦，經由出礦運輸巷道運至采場溜井。為減小損失，受礦硐室殘留礦石由遙控鏟運機進行出礦。

4.5 空區充填

一步驟采用膠結充填，采場底部受礦硐室及頂部鑿巖硐室采用灰砂比1∶4進行充填，其他位置采用灰砂比1∶8 進行充填。經由充填巷道接管至充填鉆孔進行空區充填，為保證充填質量，鑿巖硐室頂部預留了6個充填鉆孔，每班切換不同的充填鉆孔進行充填。

4.6 試驗結果

19#采場采切比為2.01 m/kt，采切工程量較小，采切成本低。共進行18 次爆破，其中掏槽區進行了7 次爆破，側崩區進行了11 次爆破，炸藥單耗為0.35 kg/t。消耗導爆索0.25 m/t，導爆管雷管0.000 5 個/t，起爆電子雷管36 發，測繩20 根，消耗較少，生產成本較低。爆破效果較好，大塊率在10%左右，礦房邊界整齊，有利于二步驟礦柱的開采。礦房生產能力達到了850 t/d，達到了預期目標。頂板進行了支護，保障了人員的作業安全，同時底部出礦作業人員不進入空區，保障了出礦作業人員的人身安全。采用了遙控鏟運機出殘礦，降低了損失率。實現了此低品位鉛鋅礦的經濟、安全、高效回采的目標。

5 結論

根據礦體稟賦條件，提出了中深孔落礦及大直徑深孔落礦2 種方案進行回采，通過方案1 與方案2的綜合對比，方案1具有明顯的優勢。通過現場工業試驗的開展及開采后的綜合評價，方案1達到了此低品位礦床的經濟、安全、高效回采的預定目標。