楊通錄

(西部礦業(yè)股份有限公司錫鐵山分公司， 青海 天峻縣 810000)

分段空場法在錫鐵山鉛鋅礦的應(yīng)用

楊通錄

(西部礦業(yè)股份有限公司錫鐵山分公司， 青海 天峻縣 810000)

簡要闡述了錫鐵山鉛鋅礦的地質(zhì)情況及礦床開采技術(shù)條件。根據(jù)礦山實際情況選擇分段鑿巖、階段出礦有底柱分段空場法作為該礦采礦方法。介紹了分段空場法的結(jié)構(gòu)參數(shù)、出礦工藝以及鑿巖、爆破及回采工作等。實踐表明，雖然分段空場法克服了無底柱分段崩落法的一些弊端，但是也出現(xiàn)了不少問題，直接影響著礦山的經(jīng)濟效益。針對分段空場法出現(xiàn)的問題，從采礦設(shè)計、采礦準(zhǔn)備、采礦生產(chǎn)及采礦管理等方面進(jìn)行了優(yōu)化，并在該礦生產(chǎn)中取得了比較好的經(jīng)濟和技術(shù)效果。

錫鐵山鉛鋅礦；分段空場法；回采率；底部結(jié)構(gòu)

1 地質(zhì)概況

錫鐵山鉛鋅礦位于柴達(dá)木準(zhǔn)地臺的柴北緣殘山斷裂帶，為特大型變質(zhì)礦床，主礦體為急傾斜礦體，走向NW-SE，傾向SW，平均厚度12 m，最小厚度1～1.5 m，最大厚度65 m。礦體上下盤圍巖以25線為界呈現(xiàn)非常明顯的區(qū)域分布特征。25線以西礦體的上下盤圍巖基本為大理巖，節(jié)理和裂隙比較發(fā)育，中等穩(wěn)固。該區(qū)段礦體在走向和傾向上普遍存在分支、復(fù)合現(xiàn)象。礦體上盤圍巖為片巖，下盤圍巖多為大理巖。

2 采礦方法的選擇和實施方案

2.1 采礦方法選擇

礦山原設(shè)計采礦方法為無底柱分段崩落法，早期應(yīng)用實踐中發(fā)現(xiàn)其具有眾多缺點，如礦石貧化率和損失率高(設(shè)計貧化率和損失率都為21%)、勞動強度大等，因此，在正式投產(chǎn)后，結(jié)合礦體賦存狀態(tài)和圍巖性質(zhì)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比選和重新設(shè)計，實際選用分段鑿巖階段出礦有底柱分段空場法[1]進(jìn)行開采。

2.2 采礦方法的實施方案

(1) 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。

(2) 采切設(shè)計。采切工程包括環(huán)形階段運輸巷道、分段聯(lián)絡(luò)巷、分段鑿巖巷道、人行通風(fēng)天井、礦石溜井、電耙道、斗穿、斗頸、拉底巷道、切割巷、切割井和壓頂硐室等。階段運輸大巷布置在脈外，在穿脈運輸巷道兩側(cè)布置礦石溜井。礦體較薄時設(shè)單側(cè)漏斗，當(dāng)?shù)V體厚大時設(shè)雙側(cè)漏斗，且呈交錯布置。

表1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

(3) 鑿巖、爆破。礦房采用YGZ90型鑿巖機配以TJ-25型鉆架，布置上向扇形中深孔。頂柱采用YQ100A型潛孔鉆機，布置水平扇形或束狀深孔。采用淺孔爆破法進(jìn)行擴漏和拉底。拉槽、礦房及間柱、頂柱回采均采用非電導(dǎo)爆管復(fù)式起爆網(wǎng)絡(luò)起爆。

(4) 出礦及采空區(qū)處理。采用30 kW的電耙絞車進(jìn)行出礦，在電耙道內(nèi)進(jìn)行二次爆破。礦房回采完畢，在間柱、頂柱回采的同時，強制崩落上中段覆蓋巖石。

3 工藝效果的初步評價及改進(jìn)建議

3.1 工藝效果的初步評價

生產(chǎn)實踐表明，與原設(shè)計的采礦方法相比，錫鐵山鉛鋅礦采用的分段空場法具有如下的優(yōu)勢[2]：

(1) 在采切工程施工的同時實現(xiàn)“探采結(jié)合”，鉆探硐室布置在采場兩側(cè)的人行通風(fēng)天井各分段開口位置內(nèi)，在鉆探硐室內(nèi)鉆鑿的探礦鉆孔后期可作為爆破鉆孔使用；

(2) 減少了鏟運機出礦所產(chǎn)生的弊端，出礦設(shè)備由原來的鏟運機變?yōu)殡姲医g車，投資少，故障率低，操作簡單，且在高原工作環(huán)境下不存在降效問題，對周圍的環(huán)境也不產(chǎn)生污染；

(3) 減少了部分采切工程量，分段空場采礦法雖然增加了電耙道、斗穿、斗頸和擴漏工程，但因其只需在底柱內(nèi)布置，總體來衡量，采切工程量比原設(shè)計的方法有所減少；

(4) 大幅度減少采礦爆破的次數(shù)，與無底柱分段崩落法相比，因采場爆破頻率降低，爆破組織和準(zhǔn)備工作減少，安全性得以大幅提高。

但實際采用方法也存在一些缺點，主要集中在以下幾個方面：

(1) 與無底柱分段崩落法相比，分段空場法大部分采切工程所產(chǎn)生的碴石需要用人工出碴，大部分材料也只能依靠人力運輸，增加了作業(yè)人員的勞動強度；

(2) 拉底和擴漏采用淺孔爆破法施工，作業(yè)環(huán)境差、難度大、效率低，施工成本高。同時因豎向工程比重增加，加大了采切工程的施工難度；

(3) 礦房回采的礦石貧化率明顯下降，但間、頂柱回采的礦石貧化率依然較大，因出礦后期圍巖冒落較為嚴(yán)重，導(dǎo)致貧化率提高。

3.2 改進(jìn)措施

礦山工程人員針對以上開采中產(chǎn)生的問題，深入研究了問題根源，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了以下一些改善分段空場法的措施及方法[3]。

(1) 探采結(jié)合。在生產(chǎn)探礦階段，在保障安全前提下，以探采結(jié)合、降低成本為原則，采取了3種措施減少礦石損失貧化率：以中段運輸大巷和采場兩側(cè)人行通風(fēng)天井為主要通道，進(jìn)行探礦工程施工；在上述通道處形成鉆探硐室，在其內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)鉆探；依照生產(chǎn)探礦工程揭露的地質(zhì)狀況，進(jìn)行采場礦體二次圈定。

(2) 根據(jù)錫鐵山鉛鋅礦實際情況，對采礦設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。利用長錨索預(yù)控上盤圍巖極不穩(wěn)固的中厚礦體頂板，采用分段空場法回采；對上盤不穩(wěn)固圍巖采用錨桿支護(hù)，并選用淺孔留礦法回采薄礦體，且在采場內(nèi)預(yù)留橫向礦柱；選用拋擲爆破回采中厚礦體；選用淺孔留礦法與分段空場法相結(jié)合的方法回采在水平或垂直方向礦體厚度有明顯變化的礦體，具體為采用淺孔留礦法回采較薄礦體，利用分段空場法開采較厚大礦體；采用分段采礦法開采含巨大夾石的厚礦體，對廢石和礦石實行分出分采，并盡量將廢石留在采空區(qū)內(nèi)，減少運輸成本；采用分段空場法回采臨近的兩個中厚礦體，之間的廢石分采分出。對中、厚礦體，采用漏斗底部結(jié)構(gòu)；對延伸到下中段的薄礦體，底部結(jié)構(gòu)設(shè)計為塹溝；對本中段已尖滅薄礦體，底部結(jié)構(gòu)設(shè)計為漏斗；對本中段已尖滅且規(guī)模較小薄礦體，設(shè)計為平底結(jié)構(gòu)，直接用裝巖機裝礦。

(3) 降低作業(yè)強度。為了降低勞動人員的作業(yè)強度，運輸材料及出碴盡量選用小型機械；拉底巷道及分段鑿巖巷道出碴工作改采用電耙設(shè)備；在有條件的采場豎向工程內(nèi)安設(shè)小型絞車，提升或下放施工材料。

(4) 降低擴漏拉底施工難度。在斗穿端部的擴漏拉底硐室內(nèi)，一次鉆鑿平行上向炮孔形成斗頸，并采用上向扇形炮孔進(jìn)行擴漏。全部漏斗一次起爆，一次性完成擴漏和拉底工作。

(5) 保障施工安全和作業(yè)人員安全。在采準(zhǔn)施工的過程中，使用天井鉆機施工天井和溜井，在提高掘井效率的同時，又可保證施工安全，取得了非常好的效果。礦房采礦爆破采用正臺階爆破方案，避免了之前必須搭設(shè)的裝藥平臺，減少了準(zhǔn)備工作和拆除工作量，降低了木材和鋼材的消耗，保證了作業(yè)人員的安全。

4 結(jié) 語

錫鐵山鉛鋅礦工程技術(shù)人員在多年的生產(chǎn)實踐中,對空場采礦法不斷完善和改進(jìn)，目前所采用的分段鑿巖、階段出礦的有底柱分段空場法，具有作業(yè)條件安全、出礦能力大、靈活性較強、采切工程量少等優(yōu)勢，取得了比較好的技術(shù)效果及經(jīng)濟效果。但其缺點也比較明顯，比如機械自動化程度低、勞動強度較大等，這些問題有待進(jìn)一步研究與改善。

[1] 張富民. 采礦設(shè)計手冊: 礦床開采卷[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2] 解世俊. 金屬礦床地下開采[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1989.

[3] 于潤倉，劉育明，唐 建. 采礦工程師手冊[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

2013-12-18)