紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留急傾斜薄礦體采礦方法優(yōu)選及應(yīng)用

童大志 朱根鵬 任國(guó)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(fèi)，對(duì)其礦體進(jìn)行開采具有重要意義。基于采場(chǎng)工作人員的安全、礦山生產(chǎn)能力達(dá)標(biāo)、礦巖穩(wěn)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(duì)比4種采礦方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終選擇脈內(nèi)上向水平分層充填采礦法為最佳方法，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)。結(jié)果表明：該方法的采場(chǎng)生產(chǎn)能力為150 t/d，礦石貧化率和采礦損失率均為6 %，達(dá)到礦山的生產(chǎn)能力要求，且有效降低了礦石損失，值得推廣。

關(guān)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(hào)：TD853.32????????? 文章編號(hào)：1001-1277（2021）12-0029-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20211206

引 言

赤峰山金紅嶺有色礦業(yè)有限責(zé)任公司紅嶺鉛鋅礦（下稱“紅嶺鉛鋅礦”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市巴林左旗林東鎮(zhèn)北部約92 km處，礦區(qū)距烏蘭達(dá)壩蘇木（三山鎮(zhèn)）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(gè)中段。采用分段空?qǐng)霾傻V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(shí)際采選生產(chǎn)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(fèi)，因此對(duì)其礦體進(jìn)行開采具有重要意義。該區(qū)域內(nèi)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(wěn)固;且該區(qū)域內(nèi)巖體構(gòu)造交錯(cuò)復(fù)雜，圍巖較為破碎，隨著礦體埋深的增加，圍巖穩(wěn)固性逐漸好轉(zhuǎn);分段空?qǐng)霾傻V法及淺孔留礦采礦法機(jī)械化程度低，分段采準(zhǔn)工程量大，施工困難，效率低，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)能力[1-10]。鑒于此，為滿足礦山新的生產(chǎn)規(guī)模和形勢(shì)，保證礦山有序、高速、持續(xù)發(fā)展，亟需對(duì)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(shù)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(yīng)充分考慮采用自重溜礦，減少運(yùn)輸、集礦成本，并通過無軌運(yùn)輸設(shè)備集中運(yùn)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(gòu)造錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致矽卡巖侵入，從而降低了礦巖的穩(wěn)固性;礦體圍巖巖性多樣，巖石力學(xué)性質(zhì)有所不同，且礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和構(gòu)造破碎帶較為發(fā)育，礦層頂?shù)装鍘r層巖石穩(wěn)固性較差。礦體負(fù)變嚴(yán)重，縱深厚度變化范圍廣，呈透鏡狀;而橫向發(fā)展不連續(xù)，呈豆莢狀。礦山綜合礦石生產(chǎn)規(guī)模大，要求采場(chǎng)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(yōu)選

采礦方法與采場(chǎng)生產(chǎn)中的回采工藝、機(jī)械化程度、作業(yè)安全情況、礦山生產(chǎn)能力等因素息息相關(guān)[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(guān)鍵所在。

采礦方法的選擇與礦體傾角、厚度及采場(chǎng)圍巖的性質(zhì)有關(guān)。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(qū)圍巖巖性多樣，巖石力學(xué)性質(zhì)有所不同，但礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較為發(fā)育，且礦體中有矽卡巖侵入，導(dǎo)致礦巖穩(wěn)固性較差。根據(jù)紅嶺鉛鋅礦南西翼殘留礦體的開采技術(shù)條件及類似礦山的開采經(jīng)驗(yàn)[4-8]，結(jié)合該類礦體國(guó)內(nèi)外開采現(xiàn)狀，預(yù)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(nèi)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(yōu)缺點(diǎn)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(qū)礦巖穩(wěn)固，且采場(chǎng)作業(yè)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(wěn)固性較差，采用該采礦方法會(huì)加大礦石損失，而且會(huì)對(duì)采場(chǎng)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(jìn)行回采。脈外上向水平分層充填采礦法適用于圍巖中等穩(wěn)固或不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟(jì)價(jià)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(yōu)點(diǎn)是采礦損失貧化低，適用范圍廣，適應(yīng)能力強(qiáng)，采場(chǎng)作業(yè)安全，采礦效率高;缺點(diǎn)則是采準(zhǔn)工程量大，通風(fēng)效果較差。脈內(nèi)上向水平分層充填采礦法的適用條件和優(yōu)點(diǎn)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(nèi)上向水平分層充填采礦法由于采用脈內(nèi)采準(zhǔn)工程，大大減少了脈外采準(zhǔn)工程量，可以有效縮短采準(zhǔn)與回采之間的滯后時(shí)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(chǎn)能力需求，綜合考慮上述方法的優(yōu)缺點(diǎn)，最終確定脈內(nèi)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(nèi)上向水平分層充填采礦法及其應(yīng)用

根據(jù)采礦方法優(yōu)選結(jié)果，選擇脈內(nèi)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(chǎng)作為工業(yè)試驗(yàn)采場(chǎng)。該采場(chǎng)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(biāo)高為703.8～754.6 m。礦房沿礦體走向布置，礦房長(zhǎng)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(zhǔn)切割工程

采用下盤脈外采準(zhǔn)方式，自階段運(yùn)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(yùn)輸石門以連接階段運(yùn)輸平巷與礦體。自階段運(yùn)輸石門與礦體交界處（即礦體下盤）沿礦體走向掘進(jìn)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(fēng)井連通上一階段的階段運(yùn)輸石門。上下階段由采準(zhǔn)斜坡道（坡度為20 %，各采場(chǎng)共用）連通。為了保證出礦效率，階段內(nèi)每個(gè)礦塊在下盤布置1條溜井，溜井與階段運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸平巷沿礦體走向布置，負(fù)責(zé)階段采場(chǎng)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(yùn)輸石門位于礦塊底部，用于連接階段運(yùn)輸平巷與礦體，以及礦體的出礦，為了運(yùn)礦方便，需要掘進(jìn)2條階段運(yùn)輸石門，一條連接礦塊和人行濾水井，用作行人和導(dǎo)水，另一條連接礦塊內(nèi)的溜井，用來出礦;充填回風(fēng)井是采場(chǎng)通風(fēng)和下放充填料漿的重要通道，其沿礦體傾向布置于采場(chǎng)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(chǎng)自下向上進(jìn)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(chǎng)利用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)鉆鑿水平炮孔，采用光面爆破的布孔方式進(jìn)行崩礦?？拙酁?.3 m、排距為1.1 m，邊孔孔距適當(dāng)減小，邊孔與采場(chǎng)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(jìn)行爆破。為減小爆破震動(dòng)，各排炮孔之間進(jìn)行微差起爆，一次起爆延續(xù)時(shí)間控制在200 ms以內(nèi)。根據(jù)炮孔布置及分層采場(chǎng)參數(shù)，每次循環(huán)進(jìn)尺2 m，可布置8個(gè)炮孔，合計(jì)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(fēng)。每次爆破后必須經(jīng)過充分的通風(fēng)（通風(fēng)時(shí)間不少于40 min），人員才能進(jìn)入采場(chǎng)。新鮮風(fēng)流經(jīng)分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)沖洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)充填回風(fēng)井排入上階段回風(fēng)巷道。為了改善通風(fēng)效果，可以在充填回風(fēng)井頂部設(shè)置輔扇加強(qiáng)通風(fēng)。

3）采場(chǎng)頂板地壓管理。采場(chǎng)爆破并經(jīng)過有效通風(fēng)排除炮煙后，安全人員進(jìn)入采場(chǎng)清理頂幫松石。如果頂板礦巖異常破碎，經(jīng)撬毛處理后，仍無法保證采場(chǎng)作業(yè)安全，可考慮采用其他頂板支護(hù)方式，如懸掛金屬網(wǎng)等。二步回采的采場(chǎng)，由于受相鄰充填采場(chǎng)充填質(zhì)量難以保證、充填滲水等的影響，礦巖穩(wěn)固性會(huì)較差，頂板安全管理任務(wù)更加繁重。除了上述安全技術(shù)措施外，在生產(chǎn)過程中，要加強(qiáng)實(shí)時(shí)安全監(jiān)督，保證每個(gè)工作班組都有專職安全人員，在各生產(chǎn)工作面進(jìn)行不間斷安全檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。

4）出礦。采用CYE-2型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)將一分層采下的礦石鏟運(yùn)至礦塊內(nèi)人工架設(shè)的鋼溜井處，由鋼溜井下放到礦塊底部，再由礦車經(jīng)過階段運(yùn)輸石門與階段運(yùn)輸平巷運(yùn)至脈外的階段溜井，下放到下一階段。

5）充填。每分層回采結(jié)束后立即進(jìn)行充填。每個(gè)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(jìn)行充填，二次充填采用高濃度水泥砂漿進(jìn)行充填，充填高度為0.5 m。充填時(shí)在分段聯(lián)絡(luò)巷架設(shè)充填擋墻，充填濾水經(jīng)由分段聯(lián)絡(luò)巷導(dǎo)出采場(chǎng)。

3.3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

為了研究采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力，對(duì)各工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，得出該方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，結(jié)果見表2。

4 結(jié) 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(wěn)固性較差，且礦層頂?shù)装鍘r層較為不穩(wěn)定，宜采用脈內(nèi)上向水平分層充填采礦法回采。

2）經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可知，采用脈內(nèi)上向水平分層充填采礦法時(shí)，采場(chǎng)生產(chǎn)能力達(dá)標(biāo)，且采礦損失貧化較低，可以較好地滿足礦山生產(chǎn)要求。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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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