大直徑深孔側(cè)向崩礦充填采礦法底部結(jié)構(gòu)優(yōu)選

孫長坤 楊勇 董志富 魏曉明

摘要：保山金廠河礦主礦體ZnV3為緩傾斜中厚礦體，礦巖界線明顯，屬中等穩(wěn)固類型，采用大直徑深孔側(cè)向崩礦充填采礦法開采的比例為78 %，底部結(jié)構(gòu)的選擇成為制約該采礦方法能否成功應(yīng)用于該礦體開采的關(guān)鍵。根據(jù)開采技術(shù)條件，提出了V型塹溝受礦和平底受礦2種底部結(jié)構(gòu)，對比分析了2種底部結(jié)構(gòu)的工程量、工作效率、經(jīng)濟性及安全性，最終得出V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)更適合該礦山主礦體ZnV3的開采，可為保山金廠河礦安全、高效、低成本回采提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：大直徑深孔;側(cè)向崩礦;充填采礦法;底部結(jié)構(gòu);V型塹溝;平底結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TD853.34文獻標志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）04-0044-03doi：10.11792/hj20210409

引 言

云南省保山金廠河鉛鋅銅多金屬礦床為新開采礦床，主礦體為ZnV3，分布在核桃坪組中段一層上矽卡巖帶，礦體形態(tài)以透鏡狀、似層狀、層狀為主。礦體總體西高東低，向東傾伏，傾角5°～14°，平均8°，厚度薄至中厚，平均厚度約35 m。礦體淺部（西側(cè)）傾角較陡，厚度較薄;深部礦體傾角變緩，厚度變大。礦體總體表現(xiàn)為西高東低、中部略有“波浪”起伏。礦體頂板以大理巖、大理巖化灰?guī)r為主，礦體底板巖性以矽卡巖、矽卡巖化大理巖為主。礦石類型以矽卡巖型鋅礦為主，少量大理巖型鋅礦。

保山金廠河礦業(yè)有限公司（下稱“保山金廠河礦”）主礦體ZnV3的礦巖界線明顯，屬中等穩(wěn)固類型，大直徑深孔側(cè)向崩礦充填采礦法開采占比為 78 %。底部結(jié)構(gòu)的選擇成為制約該采礦方法能否成功應(yīng)用于該礦體的關(guān)鍵[1-2]。鑒于此，提出了平底受礦和V型塹溝受礦2種底部結(jié)構(gòu)，從2種底部結(jié)構(gòu)的工程量、工作效率、經(jīng)濟性及安全性等方面進行對比分析。最終得出了更適合保山金廠河礦主礦體ZnV3開采的底部結(jié)構(gòu)為V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)。

1 工程背景

1.1 地質(zhì)簡況

1）礦體。礦體主要分布于矽卡巖帶中，矽卡巖普氏硬度系數(shù)f大于17，巖石致密堅硬、塊狀構(gòu)造，巖體較完整，穩(wěn)固性較好，屬堅硬巖石。

2）礦體頂板。巖性主要為大理巖、大理巖化灰?guī)r，巖石質(zhì)量一般為中等，巖體較完整，總體穩(wěn)固性中等—較好，屬堅硬—半堅硬巖石。

3）礦體底板。巖性以矽卡巖、矽卡巖化大理巖為主。由于埋藏深，均為新鮮巖體，屬堅硬巖組，巖體較完整，穩(wěn)固性中等—較好，屬堅硬—半堅硬巖石。

1.2 開采現(xiàn)狀

保山金廠河鉛鋅銅多金屬礦床為新開采礦床，前期主要進行生產(chǎn)勘探及基建。目前，主礦體ZnV3的開拓系統(tǒng)已經(jīng)形成。采礦方法選擇大直徑深孔側(cè)向崩礦充填采礦法和上向扇形中深孔底盤塹溝分段空場充填采礦法2種，占比分別為78 %和22 %，設(shè)計生產(chǎn)能力為1 500 t/d。其中，大直徑深孔側(cè)向崩礦充填采礦法初步確定有41個采場，目前只對此采礦方法確定的礦房進行回采，主要有1 660 m中段、1 720 m中段、1 750 m中段、1 810 m中段。其中，1 720 m中段、1 660 m中段為有軌集礦運輸水平。由2#箕斗斜井在1 720 m和1 660 m 2個中段水平進行裝卸礦，上部所有礦石經(jīng)溜井下放至1 720 m有軌集礦運輸水平后，由2#箕斗斜井提升至地表。鉛鋅銅礦體賦存標高在1 690 m 以上，1 690～1 720 m標高礦石由溜井下放至1 660 m有軌集礦運輸水平后，由2#箕斗斜井提升至地表。4#斜井作為人行、材料運輸輔助斜井，6#斜井作為主回風(fēng)斜井通地表。鏟運機斜坡道作為礦房底部進路及切頂層進路的脈外主要聯(lián)絡(luò)道，并作為采場內(nèi)新鮮風(fēng)流入口，新鮮風(fēng)流洗刷采場工作面后經(jīng)回風(fēng)斜坡道和6#斜井排至地表。

1.3 回采工藝

確定3個試驗采場，分別為15#、19#及23#采場，并進行了采切工程施工。礦房、礦柱沿礦體走向布置，長度為礦體走向長度（50～120 m），寬15 m，高度為礦體厚度（30～60 m）。一步驟礦房回采采用膠結(jié)充填，二步驟礦柱回采采用非膠結(jié)充填。采場頂部開鑿鑿巖硐室，長為采場長，寬為采場寬，高為3.6 m，留不規(guī)則點柱或條柱，頂部錨網(wǎng)噴并采用長錨索聯(lián)合支護。底部階段設(shè)置受礦硐室、裝礦進路及出礦巷道等。使用國產(chǎn)T150鉆機自鑿巖硐室向下鉆鑿孔徑165 mm的鉆孔，孔深為鑿巖硐室底板至底部受礦硐室頂板的距離。采用VCR法拉槽-倒T型側(cè)向崩礦回采工藝，強采快出。使用國產(chǎn)2 m3鏟運機從出礦進路裝礦經(jīng)由出礦巷道運至采場溜井。

2 底部結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選

2.1 底部結(jié)構(gòu)方案

底部結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性成為制約采場出礦效率、安全性等的重要指標。根據(jù)礦體底板的工程地質(zhì)特征，一步驟礦房回采中采用單側(cè)單進路平底底部結(jié)構(gòu)和單側(cè)單進路塹溝底部結(jié)構(gòu)，即在相鄰采場長軸方向中心線布置出礦巷道，再每隔12.5 m布置1條裝礦進路連接受礦硐室和出礦巷道，裝礦進路中心線與出礦巷道中心線交角為60°，以便于鏟運機出礦。采場底部受礦硐室先掘進和出礦巷道同等斷面的巷道作為拉底巷道，再通過擴刷方式的不同進而形成平底受礦底部結(jié)構(gòu)或V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)（見圖1）。

一步驟礦房回采中15#采場采用平底受礦底部結(jié)構(gòu)，19#采場采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)。平底受礦硐室在拉底巷道的基礎(chǔ)上采用淺孔爆破擴刷形成，V型塹溝受礦硐室在拉底巷道基礎(chǔ)上采用上向扇形中深孔爆破擴刷形成。

2.2 方案比選

2.2.1 工程量

采場長度以100 m為例，則需要布置8條裝礦進路，計算得出平底受礦硐室和V型塹溝受礦硐室的擴刷工程量（見表1）。

ZnV3礦體為緩傾斜礦體，由于開拓系統(tǒng)早已形成，故底部結(jié)構(gòu)工程在脈內(nèi)和脈外都有。如果在脈內(nèi)，則擴刷的大多為礦石，V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)損失了桃形礦柱，平底受礦底部結(jié)構(gòu)損失相對較小;如果在脈外，則擴刷的大多為廢石，但V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)較平底受礦底部結(jié)構(gòu)的工程量要大。從工程量角度分析，采用平底受礦底部結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

2.2.2 工作效率

平底受礦硐室采用淺孔爆破擴刷而成，機械化程度低，勞動強度大，效率低;V型塹溝受礦硐室采用YGZ90導(dǎo)軌圓盤式鉆機鉆鑿上向扇形中深孔爆破擴刷而成，相比較淺孔作業(yè)效率高。從工作效率角度分析，采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

2.2.3 經(jīng)濟性

淺孔作業(yè)單價較中深孔作業(yè)單價高，且平底受礦硐室需要遙控鏟運機進入空區(qū)鏟裝礦石，而V型塹溝受礦硐室則只需普通鏟運機鏟裝礦石，遙控鏟運機較普通鏟運機成本高很多。因此，從經(jīng)濟性角度分析，采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

2.2.4 安全性

1）15#采場采用平底受礦底部結(jié)構(gòu)。在擴刷平底受礦硐室時，由于淺孔作業(yè)，工作人員需要進入大面積的暴露空間下作業(yè)，存在人身安全風(fēng)險。在生產(chǎn)過程中，需要遙控鏟運機進入空區(qū)鏟裝礦石，存在財產(chǎn)安全風(fēng)險。裝礦進路短，爆破落礦后對裝礦進路破壞較為嚴重，存在人身財產(chǎn)安全風(fēng)險[3]。

2）19#采場采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)。中深孔擴刷V型塹溝受礦硐室后，設(shè)備和人員無需再進入空區(qū)，安全性有保障。

因此，從安全性角度分析，采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)較優(yōu)。

綜上所述，結(jié)合保山金廠河礦主礦體ZnV3的開采條件、采礦方法和采掘設(shè)備，綜合考慮工程量、工作效率、經(jīng)濟性和安全性，V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)較優(yōu)，較適合該礦體的開采，可在后續(xù)回采巷道中推廣應(yīng)用。

3 結(jié) 語

底部結(jié)構(gòu)是采場結(jié)構(gòu)的重要組成部分，在很大程度上決定著采場的生產(chǎn)能力及其他技術(shù)經(jīng)濟指標。結(jié)合保山金廠河礦主礦體ZnV3的開采條件、采礦方法和采掘設(shè)備，對底部結(jié)構(gòu)形式進行了生產(chǎn)實踐對比，V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)的適用性更為廣泛，適用于大多數(shù)采場;而平底受礦底部結(jié)構(gòu)只適用于礦體及圍巖穩(wěn)固性較好的少數(shù)采場。因此，采用V型塹溝受礦底部結(jié)構(gòu)要優(yōu)于平底受礦底部結(jié)構(gòu)。通過底部結(jié)構(gòu)形式的對比分析，為ZnV3礦體后續(xù)開采提供了選擇底部結(jié)構(gòu)形式的依據(jù)，為保山金廠河礦安全、高效和低成本開采提供了技術(shù)支撐。

[參 考 文 獻]

[1]杜偉.大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].化工礦物與加工，2019，48（5）：14-15.

[2]陳琳琳，何皇兵.大直徑深孔階段空場法在鐵礦山的應(yīng)用[J].有色金屬設(shè)計，2018，45（1）：55-57.

[3]周運久，陳燦.大深孔爆破在某礦山采礦中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2018（9）：61-62.

Optimized selection of bottom structure of large diameter

longhole lateral caving and filling mining method

Sun Changkun1，Yang Yong1，Dong Zhifu1，Wei Xiaoming2

（1.Yunnan Gold Mining Group Co.，Ltd.;2.BGRIMM Technology Group Co.，Ltd.）

Abstract：The main orebody ZnV3 of Jinchanghe Mine in Baoshan is a gently inclined medium thick orebody，and the boundary between ore and rock is clear，belonging to a moderately stable type.The proportion of large diameter longhole lateral caving and filling mining is 78 %.The selection of bottom structure has become the key to decide whether the mining method can be successfully applied to mining the orebody.Based on the mining technical conditions，2 bottom structures，that is V shaped trench ore reception and flat bottomed ore reception，are put forward，and the engineering quantity，working efficiency，economy and safety of the 2 bottom structures are compared and analyzed.Finally，it is concluded that the bottom structure of V shaped trench ore reception is more suitable for the mining of main orebody ZnV3，which can provide technical support for safe，efficient and low cost mining of Jinchanghe Mine in Baoshan.

Keywords：large diameter longhole;lateral caving;filling mining method;bottom structure;V shaped trench structure;flat bottomed structure