緩傾斜中厚礦體采礦方法優化研究

張志飛

（紫金礦業集團股份有限公司 上杭 364200）

1 概況

某大型鋅多金屬硫鐵礦床礦體呈層狀、似層狀、局部透鏡狀，南西—北東向展布，走向長約1400m，南北寬約1300m，面積約1.5 km2。礦區地質構造復雜，裂隙發育，含水豐富，圍巖穩定性一般，礦體埋藏較深，在厚度、走向、傾向呈變化大的特點。礦區內礦體數量多，礦石資源量大，形態復雜，礦體大部分為緩傾斜—傾斜中厚至厚礦體，多呈疊加產出，開采時各礦體之間相互影響制約，采切工程多，貧化損失很難控制，屬于極難采類型的礦體。

2 礦山開采存在的問題

礦山采用地下開采，主副井+斜坡道聯合開拓方式，西風井回風，年生產能力230 萬噸。采用分段鑿巖階段空場嗣后充填采礦方法，礦塊走向長105m，寬為礦體厚度，階段高為50m，分段高度16～17m，頂柱厚4m。鑿巖巷道垂直礦體走向布置，沿走向按15m長度劃分為若干個礦房和礦柱，一步驟回采礦房，二步驟回采礦柱。中深孔采場生產出礦能力600～1000噸/天。

主要開采工藝為：階段運輸巷道沿礦體下盤布置，沿礦體的下盤設采區斜坡道，用于連接各個分段運輸巷道，作為無軌設備進出兼進風通道。拉底巷道垂直礦體走向布置在礦房的底部中央，裝礦進路在出礦進路中每隔12m以60°角掘至拉底巷道，在采場內每隔16～17m高設分段鑿巖巷道，礦石溜井每100m設一個。鑿巖采用QZJ-100B潛孔鉆鑿巖機在拉底巷道和分段鑿巖巷道內打上向扇形炮孔，排距1.8～2.0m，孔底距2.0～2.5m，鉆孔直徑90mm。采用分段爆破、分段出礦方式，自上而下回采順序，爆破后礦石用裝載機配合自卸汽車直接運往中央礦石溜井。

目前礦山開采主要存在問題：礦體傾角緩，約25°，采用現有采礦方法及采場結構布置形式，為減少上盤圍巖混入，每個分段的切割井必須傾斜布置在礦體上盤，而后扇形中深孔也要傾斜布置，增加施工難度；下盤炮孔布置時如果沿著礦體邊界布置，會出現崩落的礦石在下盤受角度的影響部分礦石不能自然溜至受礦巷內，造成下盤出礦損失大，如果下盤炮孔孔底按50°布置，則會出現下部圍巖混入，上部礦石損失的現象，最終造成貧化、損失增大。

3 采礦方法優化

因礦體厚大但品位較低，根據現有采礦方法并結合實際情況，對采場進行優化，以“盡可能降低貧化，適當損失”為原則布置采準、切割和回采工程。通過在各分段之間增加一個分層（高度8-9m），再從分層布置鑿巖巷道和底部結構對其進行回采，即在分段基礎上采用分層鑿巖分層出礦回采的方式。脈外運輸巷和采區斜坡道布置方式與原采礦方法一致。

（1）礦塊布置參數

礦塊沿礦體走向布置，寬為礦體厚度，長80m，礦塊高50m，頂柱厚4m，分段高16～17m，分層高8～9m。礦塊間留設6m厚安全間柱，每個采場的回采作業相對獨立、互不影響，保證礦山生產安全。

（2）采準切割

各分段沿脈布置水平鑿巖巷道，鑿巖巷道規格為2.8m×2.7m。當礦體水平厚度≤18m，沿礦體下盤邊界布置一條鑿巖巷；當礦體水平厚度在18m～35m時，一個水平布置2 條鑿巖巷，其中一條沿礦體下盤邊界布置，一條布置于礦體中間；礦體水平厚度在35m以上時，則需根據礦體的厚度增加鑿巖巷道。

離礦體下盤邊界12～18m 的范圍內布置下盤沿脈運輸巷道，從沿脈運輸巷道內每隔10～14m向礦體布置裝礦進路，裝礦進路與沿脈運輸巷道的夾角以45°～60°為宜。以每個分段穿脈巷道外側距離穿脈3～3.5m 布置溜井，溜井規格Φ2.5m。溜井和分段之間采用小分支溜井貫通，分支溜井規格Φ2m，每分層的出礦直接運至下個分段的分支溜井。

（3）回采工藝

采場采用中深孔鑿巖爆破，鑿巖設備為YGZ-90機，鉆頭直徑為Φ60～65mm，炮孔深10～18m。由于礦體傾角較緩，為確保下盤礦體爆破后自溜效果好，靠下盤的炮孔布置盡量增大傾角；為減少擠壓和下盤的殘礦量，靠下盤的3～5 個炮孔采用拋擲爆破；為減少上一分層靠上盤緩傾斜中深孔的施工量，下分層靠上盤的傾斜中深孔盡可能延伸到上分層上盤區域。爆破過程中，為減少上盤炮孔爆破的擠壓阻力作用，采用上下兩個分層錯開2～4 排的爆破方式，并且每次爆破的最后一排兩邊炮孔各增加1～2 個加強孔。采場中間位置采用VCR 爆破法形成切割槽，切割槽規格Φ2m。

孔網參數為炮孔排距1.3～1.5m，孔底距1.3～2.5m。采用導爆管雷管起爆，每次爆破3～4 排，炸藥單耗0.33～0.38kg/t。為便于多分層同時起爆，方便連線，在采場端部礦柱內用中深孔打3 個連線孔，或打一個Φ80～100mm的連線孔。

（4）采場出礦

采場底部采用4m3柴油鏟運機出礦，鏟裝的礦石運入附近溜井或直接裝入汽車，由汽車運至中央溜井，下放至破碎站。各分層采用2m3的柴油鏟運機出礦，鏟運機直接在作業面鏟裝，鏟裝的礦石運入附近溜井中，由溜井放入中段漏斗，再由漏斗裝入汽車。該方法回采時作業點多，通過合理的生產組織管理，可以滿足800～1000t/d的出礦能力。

（5）采場充填

在礦房回采完成之后，砌筑充填擋墻封堵采場空區各出口，然后進行充填。主要以崩落采空區頂板圍巖或廢石充填為主，亦可采用尾砂膠結充填。

4 結論

分段空場采礦法適用于緩傾斜厚度礦體的回采，采場生產能力較高，但貧化損失較難控制，礦山結合實際，以“盡可能減低貧化，適當損失”為原則，通過采場走向上的轉變，采準工程的合理布置，可以起到大幅降低貧化的效果，最終實現較好的經濟效益。

圖1 垂直走向布置的分段空場法示意圖