分段采礦法在開(kāi)采平行密集礦脈群中的應(yīng)用

何定桿，曾明忍

(江西省崇義縣礦產(chǎn)資源管理局， 江西 崇義縣 344200)

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分段采礦法在開(kāi)采平行密集礦脈群中的應(yīng)用

何定桿，曾明忍

(江西省崇義縣礦產(chǎn)資源管理局， 江西 崇義縣 344200)

樟東坑鎢礦區(qū)礦脈既不是標(biāo)準(zhǔn)的單脈、大脈型，也不是典型的細(xì)脈帶，而是稀疏側(cè)幕式脈組型。根據(jù)礦脈的復(fù)雜賦存特點(diǎn)，應(yīng)用分段采礦法開(kāi)采，與淺孔留礦法相比，分段采礦法除降低了采礦成本，減少了生產(chǎn)安全管理風(fēng)險(xiǎn)外，提高了資源回采率，從而延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限。

平行密集礦脈群；淺孔留礦法；分段采礦方法；經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

樟東坑鎢礦系蕩坪鎢礦的一個(gè)分礦區(qū)，位于江西省大余縣境內(nèi)北部九龍腦西南坡。本礦區(qū)原先一直采用淺孔留礦法采礦，但由于礦脈變化復(fù)雜、平行密集成組、交替錯(cuò)動(dòng)頻繁和圍巖局部風(fēng)化等特點(diǎn)，開(kāi)采損失率較大的問(wèn)題長(zhǎng)期困擾著礦山的采礦作業(yè)。為此，就改進(jìn)采礦工藝技術(shù)、減少資源損失問(wèn)題，礦山于1990年代和2000年代二次組織了對(duì)區(qū)內(nèi)礦脈賦存情況、含脈率進(jìn)行調(diào)查。從調(diào)查資料可知，本區(qū)賦存有大量平行密集礦脈群。根據(jù)合采圈定原則，提出了“平行密集礦脈群分段采礦法采礦方案”。至目前止，區(qū)內(nèi)正在開(kāi)采500～370 m區(qū)中段，除部分區(qū)段的礦體繼續(xù)采用淺孔留礦法開(kāi)采外，大部分平行密集礦脈群礦體采用了分段采礦法采礦，每年應(yīng)用分段采礦法回采的礦量占年采礦量的近75%。

以500 m中段2-4線平行密集礦脈群之間應(yīng)用分段采礦法開(kāi)采為例，就礦山多年來(lái)成功應(yīng)用“分段采礦法回采平行密集礦脈群礦體”的工藝技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1 礦山地質(zhì)概況

樟東坑礦區(qū)地處南嶺東西復(fù)雜的構(gòu)造帶中，含鎢石英脈礦床嚴(yán)格受斷裂控制，構(gòu)造斷裂很發(fā)育。區(qū)內(nèi)主要斷層為F1，次為F3～F10斷層。其中，F(xiàn)1為最大破碎帶，寬達(dá)27 m，走向NEE，傾向SE，傾角83°；其他斷層較小，走向主要為NE，傾向NW，傾角70°～83°。圍巖為砂巖、砂質(zhì)板巖和板巖；礦體為含鎢輝鉬礦、黃銅礦石英脈。礦巖中等穩(wěn)固，f=10～12，區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜、節(jié)理發(fā)育。

本礦床賦存的鎢礦脈分南、中、北3組產(chǎn)出。礦脈密集短小，走向310°～320°，傾向NE，傾角75°左右。礦脈平均厚度0.19 m,平均地質(zhì)品位2.146%，脈間距2～7 m，平均4 m。3組礦脈既不是標(biāo)準(zhǔn)的單脈、大脈型，也不是典型的細(xì)脈帶，而是稀疏側(cè)幕式脈組型。除個(gè)別礦脈由側(cè)現(xiàn)較近、長(zhǎng)度較大的透鏡狀單脈所構(gòu)成的復(fù)脈外，絕大多數(shù)為不連續(xù)單脈。這種不連續(xù)單脈無(wú)論在水平方向還是在垂直方向上相距在幾米至十幾米。在兩復(fù)脈之間有稀疏的細(xì)脈出現(xiàn)，脈體形態(tài)主要是尖滅側(cè)現(xiàn)、膨大縮小、分枝復(fù)合和尖滅重現(xiàn)為其特征。同時(shí)礦脈受成礦后斷層的影響，交替錯(cuò)動(dòng)也很頻繁。

2 分段采礦法的應(yīng)用

針對(duì)樟東坑礦區(qū)賦存的是平行密集礦脈群的礦床特征，從1990年代開(kāi)始應(yīng)用分段采礦法采礦。通過(guò)分段平巷、采準(zhǔn)天井、分段切割橫巷、切割天井等采切工程的布置，除有利于安全采礦鑿巖外，對(duì)于水平和垂直方向上礦脈的復(fù)雜變化，都得到了可靠的控制，探礦效果良好。因而分段采礦法是在探礦清楚的情況下進(jìn)行回采，是適合本礦區(qū)平行密集礦脈群探采結(jié)合的一種最佳方案之一。

根據(jù)合采區(qū)圈定原則，在實(shí)施分段采礦法之前，須對(duì)合采礦塊進(jìn)行采出礦盈虧品位計(jì)算，并由此圈定礦塊的回采邊界。

按目前的市場(chǎng)價(jià)計(jì)，500 m中段2-4礦塊回采的采出礦品位盈虧點(diǎn)為：

(80000×84.5%)×100%=0.154%。

式中，C為企業(yè)原礦采選成本，取160元/t；β為鎢精礦品位，取65%；ε為選礦回收率，取84.5%；Y為每噸精礦銷售價(jià)，取80000元/t。

圈定礦塊的含脈率為δ=0.154%÷2.262%=6.81%。

2.1 分段采礦法采場(chǎng)構(gòu)成要素

在500 m中段2-4線平行密集礦脈群礦塊，沿礦體走向布置采場(chǎng)，不留頂?shù)字?，只留間柱。階段高40 m，3個(gè)分段高度分別為14,13,13 m，礦房長(zhǎng)500 m，間柱寬9.0 m，采幅平均9.8 m，底部裝礦機(jī)道長(zhǎng)6.0 m，間距5～7 m。分段采礦法采場(chǎng)示意見(jiàn)圖1。

圖1 分段采礦法采場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意

1—采場(chǎng)中央先行天井 2—上中段沿脈平巷 3—中深孔炮孔 4—切割槽橫巷 5—分段鑿巖巷(底層利用沿脈巷作分段平巷) 6—二端順路天井 7—2線穿脈巷 8—4副線穿脈巷 9—采場(chǎng)脈外出礦平巷 10—裝礦機(jī)道(出礦進(jìn)路) 11—間柱

2.2 采切割工程布置與回采作業(yè)

(1) 采切割工程布置。500 m中段2-4線平行密集礦脈群采場(chǎng)兩端各布置一個(gè)采準(zhǔn)天井，中央布置一個(gè)切割天井。根據(jù)YGZ-90型中深孔采礦鉆機(jī)性能，每隔一定高度(14，13，13 m)掘一分段鑿巖平巷，底部鑿巖巷道利用原V38沿脈平巷。在各分段平巷與切割天井相交處垂直采場(chǎng)走向掘切割橫巷。采場(chǎng)底部在上下盤(pán)掘脈外出礦平巷，上下盤(pán)脈外巷每隔5～7 m向采場(chǎng)方向掘出礦巷，交錯(cuò)布置。

(2) 回采作業(yè)。在完成采準(zhǔn)切割工程后，利用YGZ-90型鑿巖機(jī)。在各分段橫向切割平巷鉆鑿上向中深孔，炮孔梅花型布置，抵抗線為1.0 m，由此首先形成整個(gè)采場(chǎng)的橫向切割槽。而后，在各分段平巷鉆鑿上向扇形中深孔，以切割槽為自由面，從上到下，從中央向兩端后退式回采。中深孔鑿巖臺(tái)效為40 m/臺(tái)班，整個(gè)采場(chǎng)共鉆鑿中深孔16150 m。中深孔扇形炮孔參數(shù)為：最小抵抗線1.2～1.4 m，孔底距1.8～2.0 m。

中深孔爆破采用“導(dǎo)爆索—導(dǎo)爆管毫秒雷管復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)”，人工裝藥，逐排分段爆破，裝藥系數(shù)70%左右。大塊率10%左右。

2.3 分段法采礦主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

針對(duì)500 m中段2-4線分段采礦法采場(chǎng)，根據(jù)采出礦品位盈虧點(diǎn)和含脈率6.81%圈定的采幅為9.8 m，共回采礦脈5條，除V38主脈外，還有4條次脈,脈間距1～3 m，合計(jì)平均脈寬0.84 m，地質(zhì)品位2.262%。

采礦量：Q礦=LHBr(1-ω)=50×38×9.8×2.7×

(1-10.7%)=44895 t；

式中，L為采場(chǎng)長(zhǎng)，m；H為礦房高度，m；B為采幅，m；r為體重，2.7 t/m3；ω為未采下?lián)p失和間柱損失，10.7%。

整個(gè)采場(chǎng)中深孔鑿巖進(jìn)尺16150 m。 則，每米中深孔采礦量為：44895÷16150=2.78 (t/m)。

采下脈石量：Q脈=50×38×0.84×2.7×(1-10.7%)=3848(t)。

貧化率：ρ=(9.8-0.84)÷9.8×100%=91.4%；

由此得出本采場(chǎng)采礦品位為：α采=(1-91.4%)×2.262%=0.195%>0.154%。

礦塊損失率：采場(chǎng)未采下?lián)p失和間柱損失量為Q損=462 t，采場(chǎng)采下?lián)p失量110 t，合計(jì)損失脈石量572 t，而采場(chǎng)采準(zhǔn)脈石礦量為Q采準(zhǔn)=4309 t。所以該采場(chǎng)總損失率為：ρ總=(Q損/Q采準(zhǔn))×100%=13.3%(其中，采下?lián)p失2.6%)。

金屬量回收：本分段采礦法采場(chǎng)能回收金屬量Q金屬=3848×2.262%×(1-2.6%)=84.78(t)。

掘采比：K=(ΣL÷Q脈)×1000=(446÷44895)×1000=9.93(m/kt)。

炸藥單耗：炸藥為Φ45 mm硝銨柱狀藥卷(藥長(zhǎng)300 mm、每根藥重0.5 kg)，合計(jì)施工中深孔16150 m，則總炸藥用量為：16150 m×70%÷0.3 m×0.5 kg=18842 kg。中深孔爆破炸藥單耗為0.42 kg/t。另二次破碎需消耗炸藥量：44895 t×10%×0.42 kg/t=1886 kg，式中，采礦大塊率10%。采場(chǎng)全部結(jié)束采礦總消耗炸藥量為：18842 kg+1886 kg=20728 kg。則，包括二次破碎藥量，整個(gè)采場(chǎng)采礦總炸藥單耗為：20728 kg÷44895 t=0.462 kg/t。

采礦直接成本：按目前市場(chǎng)價(jià)核算，鑿巖工具14.24萬(wàn)元，爆破器材31.66萬(wàn)元，風(fēng)水電力消耗24.87萬(wàn)元，采準(zhǔn)切割費(fèi)用55.75萬(wàn)元(工程量合計(jì)446 m)，工人工資12.12萬(wàn)元，整個(gè)采場(chǎng)采礦結(jié)束總直接成本合計(jì)為138.64萬(wàn)元。每噸礦石采下直接成本為：1386400萬(wàn)元÷44895 t=30.88元/t(含采場(chǎng)采準(zhǔn)切割工程量單位成本12.42元/t)。

2.4 分段采礦法評(píng)價(jià)

(1) 分段采礦法克服了淺孔留礦法回采礦脈密集礦體采幅過(guò)大，作業(yè)不安全，對(duì)夾墻難于維護(hù)的缺點(diǎn)。該礦塊如用淺孔留礦法開(kāi)采，只能回采0.40 m脈寬的V38主脈，還有0.24 m 表內(nèi)礦脈和0.2 m表外礦脈無(wú)法回收。因而，分段采礦法最大可能的回收了資源，取得了比淺孔留礦法更好的經(jīng)濟(jì)效益。

(2) 鑒于本區(qū)平行密集礦脈群的賦存特征，依據(jù)對(duì)538，500二個(gè)中段50個(gè)采場(chǎng)應(yīng)用淺孔留礦法開(kāi)采損失率的調(diào)查，礦塊開(kāi)采損失率達(dá)31.6%(其中，采場(chǎng)頂、底及間柱損失8.2%，放礦損失10.2%，礦房回采損失13.2%)。而采用分段法采礦，采場(chǎng)總損失率降低為13.3%。

(3) 分段采礦法鑿巖、爆破均在分段平巷內(nèi)作業(yè)，克服了淺孔留礦法直接進(jìn)入礦堆作業(yè)帶來(lái)的采場(chǎng)冒頂片幫和懸空等安全隱患。

(4) 按年生產(chǎn)規(guī)模10萬(wàn)t計(jì)，3個(gè)采場(chǎng)即可滿足礦山全年的生產(chǎn)量需要，從而減少了礦塊數(shù)量、礦塊準(zhǔn)備的時(shí)間壓力，增加了礦山生產(chǎn)規(guī)模潛力，方便了礦井的生產(chǎn)管理。

(5) 分段采礦法的應(yīng)用，較淺孔留礦法降低了掘采比18.77 m/kt,節(jié)約了工程成本；炸藥單耗較淺孔留礦法降低了0.238 kg/t，使采礦直接成本降低了33元/t。按年生產(chǎn)10萬(wàn)t礦石量計(jì)，礦山每年可節(jié)約采礦成本330萬(wàn)元。

(6) 從最先在500中段應(yīng)用分段采礦法回采平行密集礦脈群礦體至今已有20多年時(shí)間，在礦山產(chǎn)業(yè)工人緊缺的情況下，已應(yīng)用分段采礦法安全開(kāi)采了500～370 m四個(gè)中段近60個(gè)采場(chǎng)。由于降低了開(kāi)采損失，大大延長(zhǎng)了礦山生產(chǎn)服務(wù)年限，社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(7) 對(duì)于分段采礦法貧化率較大的缺點(diǎn)，除增加窿內(nèi)溜井手選丟廢工序外，盡可能提高合采礦塊的含脈率，圈定合理采幅是減少貧化的主要手段，還需進(jìn)一步改進(jìn)分段采礦法的工藝結(jié)構(gòu)和采礦技術(shù)。

3 結(jié) 論

針對(duì)樟東坑礦區(qū)礦脈既不是標(biāo)準(zhǔn)的單脈、大脈型，也不是典型的細(xì)脈帶，而是稀疏側(cè)幕式脈組型賦存的復(fù)雜特點(diǎn)，通過(guò)應(yīng)用分段采礦法，除降低了采礦成本，減少了生產(chǎn)安全管理風(fēng)險(xiǎn)外，提高了資源回收率，從而延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限。

[1]南方冶金學(xué)院.江西省蕩坪鎢礦樟東坑礦區(qū)資源調(diào)查與合采采礦試驗(yàn)研究課題總結(jié)報(bào)告[R].江西大余縣:樟東坑鎢礦，1992.

[2]曾明忍.分段采礦法在密集礦脈群中的成功試驗(yàn)[A].南昌有色金屬工業(yè)公司技術(shù)交流會(huì)交流[C].1992.

[3]雷榮華.漂塘鎢礦分段空?qǐng)霾傻V法工藝參數(shù)的優(yōu)化[J].有色金屬科學(xué)與工程,2007(1):13-15.

[4]吳吉洋.分段空?qǐng)霾傻V法在漂塘鎢礦的應(yīng)用[J].有色金屬科學(xué)與工程,2007,21(1):1-12.

冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)(第四卷)[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2008.(

2015-10-09)

何定桿(1963-)，男，采礦工程師，從事礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)方面的管理及技術(shù)工作，主要研究礦山開(kāi)發(fā)中的安全問(wèn)題及采礦方法優(yōu)化。