緩傾斜中厚礦體采礦方法優(yōu)化研究

張志飛

（紫金礦業(yè)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(qū)地質構造復雜，裂隙發(fā)育，含水豐富，圍巖穩(wěn)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(qū)內(nèi)礦體數(shù)量多，礦石資源量大，形態(tài)復雜，礦體大部分為緩傾斜—傾斜中厚至厚礦體，多呈疊加產(chǎn)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(lián)合開拓方式，西風井回風，年生產(chǎn)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(chǎn)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(qū)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(nèi)，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(xiàn)下部圍巖混入，上部礦石損失的現(xiàn)象，最終造成貧化、損失增大。

3 采礦方法優(yōu)化

因礦體厚大但品位較低，根據(jù)現(xiàn)有采礦方法并結合實際情況，對采場進行優(yōu)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(qū)斜坡道布置方式與原采礦方法一致。

（1）礦塊布置參數(shù)

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(yè)相對獨立、互不影響，保證礦山生產(chǎn)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(guī)格為2.8m×2.7m。當?shù)V體水平厚度≤18m，沿礦體下盤邊界布置一條鑿巖巷；當?shù)V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(jù)礦體的厚度增加鑿巖巷道。

離礦體下盤邊界12～18m 的范圍內(nèi)布置下盤沿脈運輸巷道，從沿脈運輸巷道內(nèi)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(guī)格Φ2.5m。溜井和分段之間采用小分支溜井貫通，分支溜井規(guī)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(qū)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(guī)格Φ2m。

孔網(wǎng)參數(shù)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(nèi)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(yè)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(yè)點多，通過合理的生產(chǎn)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(qū)各出口，然后進行充填。主要以崩落采空區(qū)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(chǎn)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(xiàn)較好的經(jīng)濟效益。

圖1 垂直走向布置的分段空場法示意圖