平底塹溝式淺孔留礦法在中厚礦體中的應用

彭敏杰，劉祿平，路洋，楊順

(1.內蒙古興業集團融冠礦業有限公司， 內蒙古 錫林郭勒盟 026300； 2.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012)

0 引言

查干敖包礦區鐵鋅礦礦體傾角為42°～70°，屬于傾斜—急傾斜礦體。一采區主礦體厚度為30～70 m，屬于厚大—極厚礦體；次礦體厚度為2～12 m，屬于薄—中厚礦體。

根據該礦區的礦體賦存條件，選用了斜坡道豎井聯合開拓方式，采用無底柱分段崩落法進行采礦。無底柱分段崩落法具有結構簡單，靈活性大、采切比較小、機械化程度高、作業安全、礦塊生產能力大等優點[1]，能在很大程度上滿足本礦區主要礦體的開采需要。

現階段需要對分支鐵鋅1-3礦體進行回采作業，不僅要充分利用現有的各種設備，而且應降低損失貧化以滿足生產配礦，與此同時還要在統籌上適當調整開采速度，滿足主礦體的生產銜接。針對當前的實際需求，采用無底柱分段崩落法顯然不可行。在反復對現實問題和原有采礦方法進行探索式研究的基礎上，提出了平底塹溝式底部結構淺孔留礦法[2-6]。相較于傳統的淺孔留礦法，該法對底部結構進行了改進，適應了生產需要，保證了生產效益，在回采1010分層以上的鐵鋅1-3礦體中取得了良好的效果。

1 開采技術條件

查干敖包礦區鐵鋅1-3礦體位于主礦體下盤，探明的礦體長208 m，平均厚度為40 m，走向為 24°，傾向南西，平均傾角為51°，已探明地質儲量有2 724 656 t。其中Fe平均品位22.92%，Zn平均品位1.91%；鐵鋅1-3礦體主要為鐵鋅礦石，磁鐵礦與閃鋅礦共生，鋅礦石含量達到了工業要求，其他金屬礦物少量，礦石礦物主要有磁鐵礦、閃鋅 礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦。脈石礦物主要有鈣鐵石榴石、方解石、石英、綠泥石、透輝石。礦體頂板圍巖為石榴石綠簾石矽卡巖，底板圍巖為石榴石矽 卡巖。礦體內見少量夾石，巖性主要為石榴石矽卡巖。礦石結構為他形-半自形粒狀結構，塊狀構造。1010分層礦體平均厚度達12 m，上分層1018分層可見礦體平均厚度只有2 m左右，變化較大，品位較低。

2 平底塹溝式淺孔留礦法

礦山自建礦以來，主礦體一直采用無底柱分段崩落法開采，礦石由鏟車裝車后通過汽車經斜坡道運輸至選廠，運輸過程簡單，調度靈活。開采鐵鋅1-3礦體，存在端部難采、損失貧化高、時間緊迫等問題。因此，針對現行的采礦方法進行探索改進，提出了平底塹溝淺孔留礦法的新采礦方案（如圖1所示）。該采礦方法突破了原傳統淺孔留礦法對礦體厚度的限制[7]，既具有其自身的優勢，又高效地利用了原有的采出礦設備，在井下開采中取得了良好的經濟效益。

圖1 平底塹溝式淺孔留礦法示意圖

2.1 采切工程布置

采切工程主要包括上下盤沿脈巷、出礦進路、塹溝拉底平巷、人行通風天井等。

上盤沿脈巷利用原有運輸巷，下盤沿脈巷沿礦體走向布置，同時每隔10 m施工一條出礦進路，采場底部結構為塹溝式平底結構，人行通風天井布置在采場兩端，其中人行天井與礦體傾角方向一致，斷面規格為1.8 m×1.8 m，天井中每隔5 m布置一條聯絡道。運輸巷及出礦進路的斷面規格均為4 m×4 m。

2.2 回采工藝

礦塊的回采過程包括鑿巖、爆破、通風、局部出礦、撬頂平場和二次爆破、大量出礦。

（1）鑿巖：自下向上分層開采，分層高度為 2～2.5 m。選用YT-28型氣腿鑿巖機鑿巖，施工上向炮孔，孔深1.8～2 m，最小抵抗線0.6～1.0 m，孔間距0.8～1.2 m。回采首先從采場端部開始，為了便于回采工作的順利進行，盡量采用階梯形作業面，階梯形作業面的長度不超過10 m。

（2）爆破：采用人工進行裝藥，爆破炸藥為2號巖石乳化炸藥，藥卷直徑為32 mm。起爆器材為非電導爆管毫秒延期雷管，起爆器引爆。每完成一個階梯作業面進行一次爆破，直至回采結束。采場內的大塊統一進行二次破碎。

（3）通風：采場通風采用機械通風，新鮮風流經人行井進入采場，沖洗采場作業面后，污風由礦體另一側的通風天井排出，進入主回風天井后排出地表?；诘叵虏蓤鲎鳂I環境相對較差的緣故，需增加局扇，以保證采場的通風質量和效果。

（4）出礦與平場：出礦在底部出礦進路中進行，分局部出礦和大量出礦，局部出礦為本次崩礦量的1/3左右，剩余2/3作為下一個工作循環的工作平臺。出礦過程為：鏟車將礦石鏟裝至礦運卡車，后經斜坡道運往選廠，人工勞動強度小，作業安全高效。

局部出礦時，每個進路要均勻出礦，以保證采場底板盡可能平整。出礦完成后必須進行撬頂平場工作，做到頂板無浮石，頂底板間空間高度達到2～2.5 m時，方可開始下一循環作業。

2.3 采空區治理

采場回采結束后，出現了大面積采空區，主礦體回采覆蓋巖無法進入采空區，需要對采空區進行治理，防止大面積垮塌。采用崩落圍巖的方式充填采場，選用YGZ-90型鉆機配Φ60 mm鉆頭在出礦進路巷道內施工上向扇形中深孔，排間距為1.6 m，孔底距為1.6 m，炮孔深度與采場回采高度一致。爆破完成后將采場完全封閉，防止人員誤入。

3 技術經濟指標

平底塹溝式淺孔留礦法在一采區1010分層以上鐵鋅1-3礦體的回采中取得了較大的成功，獲得了良好的技術經濟指標：采場生產能力達到210 t/d，采礦損失率為14.8%（為了確保出礦安全，本采場留有暫時未出礦石，可在下一分層回收，進一步減少回采礦石損失），礦石貧化率為10.4%，采切比為76 m3/kt。

在井下進行出礦作業時，礦石塊度控制理想、空重車調配合理、礦石鏟裝運搬熟練等都能有效提高生產效率，從而進一步提升礦塊的生產能力。

4 結論

采礦方法對礦山企業的生產能力影響重大，底部結構更是礦塊回采作業的關鍵環節。根據該礦邊角礦賦存情況，對淺孔留礦法進行方案設計，利用平底塹溝的底部結構，結合原有采出礦設備，在較短工期內對礦石進行了回采。

（1）平地塹溝式淺孔留礦法采切工作量少，切割拉底工作合一，切割工作效率高。采用鏟車出礦機動、靈活，實現了機械化作業，降低了勞動強度，有效提高了礦塊生產能力。

（2）采用淺孔留礦法減少了礦石的損失，提高了礦房的回采率；利用平底式底部結構出礦也有效控制了礦石的貧化，更有利于對礦石品位的合理管控，進而提高生產效益。

（3）平底塹溝式淺孔留礦法具有礦體適應性強的顯著特點，對礦體邊界的處理能力強，在礦體 復變嚴重時大大減少采礦損失貧化，同時能夠靈活適配原有的機械設備，不僅保障了生產，也節約了經濟成本。