陳光毅，曹 陽(yáng)，安久長(zhǎng)

（1.福建金東礦業(yè)股份有限公司，福建 三明 365000，2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局805隊(duì)，江蘇 南京 211500）

在社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程中，相應(yīng)提升了各行業(yè)發(fā)展速度，因此對(duì)于鉛鋅礦的需求量增加。為了全面做好開采工作，維護(hù)開采作業(yè)人員的安全，增加礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在開采金屬礦產(chǎn)時(shí)，開始廣泛應(yīng)用淺孔留礦法。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐，逐漸形成固定的、具備安全性的淺孔留礦模式。淺孔留礦法被廣泛應(yīng)用到金屬礦產(chǎn)開采作業(yè)中，主要是由于技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，操作便捷性高，材料消耗少，可以應(yīng)用到急傾斜極薄礦體開采作業(yè)中。

1 礦塊構(gòu)成要素

（1）階段高度。現(xiàn)階段，淺孔留礦法的階段高度一般為40m～60m，當(dāng)?shù)V體圍巖不穩(wěn)固時(shí)，礦脈產(chǎn)狀存在突變問(wèn)題，需要降低階段高度，約為30m～40m，避免采準(zhǔn)和回采的時(shí)間比較長(zhǎng)，圍巖出現(xiàn)片落問(wèn)題，從而加劇放礦難度，導(dǎo)致礦石損失與貧化。

（2）礦塊長(zhǎng)度。礦體圍巖穩(wěn)固性、礦脈賦存狀態(tài)，對(duì)礦塊長(zhǎng)度的影響較大，主要表現(xiàn)在礦脈的斷層構(gòu)造、尖滅再現(xiàn)、分支復(fù)合等影響中，還會(huì)改變礦體厚度。當(dāng)具備通風(fēng)防塵要求、回采工作組織時(shí)，也會(huì)對(duì)礦塊尺寸造成影響。一般情況下，薄礦脈礦塊長(zhǎng)度約為40m～50m，針對(duì)埋藏條件復(fù)雜、圍巖不穩(wěn)固的礦體，應(yīng)當(dāng)縮短礦塊長(zhǎng)度，約為25m～30m，同時(shí)加快回采速度，減少圍巖暴露面積與時(shí)間，還可以避免礦石損失和貧化，確保集中放礦工作的順利開展。圍巖具備良好穩(wěn)固性，且埋藏條件穩(wěn)定，可以適當(dāng)加大礦塊尺寸，約為60m～80m，減小采準(zhǔn)工程量，還能夠提升經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性。

（3）礦柱尺寸。在應(yīng)用淺孔留礦法開采薄弱礦脈時(shí)，需要嚴(yán)格控制礦柱留設(shè)數(shù)量，尤其是對(duì)貴重礦物、高品位礦物回采來(lái)說(shuō)，能夠改善淺孔留礦法的技術(shù)性與經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)品位低、工業(yè)價(jià)值較低的礦床，需要通過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較，確定留設(shè)礦柱。在進(jìn)行中厚礦體開采中，將底部平巷作為下階段回風(fēng)巷。因維護(hù)時(shí)間較長(zhǎng)，則需要保留底柱。

（4）布設(shè)采準(zhǔn)方案。采準(zhǔn)工程質(zhì)量對(duì)深孔鑿巖、出礦效率、爆破質(zhì)量的影響較大。因此采礦多應(yīng)用分層膠結(jié)采礦方式、預(yù)控頂分段充填采礦法。上向分層充足填采礦法，可以應(yīng)用到復(fù)雜形態(tài)、矸石量多的礦場(chǎng)?；夭煞绞奖容^多，且技術(shù)方法靈活，采切工程量小。

第一，按照礦塊天井類型與數(shù)量分類：首先，在礦塊兩端布設(shè)1個(gè)先進(jìn)天井，天井兩側(cè)留設(shè)安全礦柱，礦柱寬度為（2×2.5）m。當(dāng)為高品位、貴重、圍巖堅(jiān)固礦石時(shí)，在一側(cè)留設(shè)礦柱。在礦塊中央布設(shè)1個(gè)先進(jìn)天井，兩端各設(shè)置1個(gè)順路天井。此種布設(shè)方案可以將中央天井作為回采自由面，材料從上風(fēng)巷向下運(yùn)輸。但是需要多開設(shè)1個(gè)順路天井。部分礦山在中央天井內(nèi)部設(shè)置天井吊罐，為運(yùn)輸人員提供材料運(yùn)輸路徑，能夠提升回采工作效率。礦巖穩(wěn)固性良好時(shí)，可以應(yīng)用水平梯段留礦方案，間隔幾個(gè)采區(qū)設(shè)置1個(gè)先進(jìn)天井，中部天井隨著工作面回采，逐漸增加高度。第二，按照底部結(jié)構(gòu)分類。①針對(duì)帶有底柱的結(jié)構(gòu)。帶有二次破碎水平的淺孔留礦法，底部結(jié)構(gòu)采準(zhǔn)工作量大，采場(chǎng)可以控制大塊，因此應(yīng)用較少。帶有電耙巷道的淺孔留礦法，可以減少放礦漏斗數(shù)量，生產(chǎn)能力較高。然而底柱高度較大，一般應(yīng)用到中厚礦體內(nèi)。針對(duì)不帶二次破碎水平的淺孔留礦法，能夠簡(jiǎn)化底部結(jié)構(gòu)，減少礦柱量，屬于常用方案。②針對(duì)無(wú)底柱底部結(jié)構(gòu)。帶有假底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法，當(dāng)為高品位、貴重薄礦脈時(shí)，可以先進(jìn)行底柱礦石回采，之后應(yīng)用混凝土、金屬或者木材構(gòu)件，制作假底結(jié)構(gòu)。無(wú)假底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法：在部分礦山中，脈幅小、品位高，回采中的大塊較多，應(yīng)用普通底部結(jié)構(gòu)淺孔留礦法，會(huì)加大放礦難度，且作業(yè)強(qiáng)度大，存在嚴(yán)重丟礦現(xiàn)象。為了解決該項(xiàng)問(wèn)題，需要簡(jiǎn)化底部結(jié)構(gòu)，將假底結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)假底結(jié)構(gòu)，應(yīng)用效果顯著。第三，制約因素：當(dāng)存在夾石、礦體厚度變化大，且礦石硬度較高。在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中，因落礦前度與生產(chǎn)效率差別，采礦設(shè)計(jì)應(yīng)用單一采礦方法，合理性不足。在新設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)掌握地質(zhì)資料、礦體賦存狀態(tài)，聯(lián)合采礦方法，全面發(fā)揮出采準(zhǔn)巷道作用。在建設(shè)礦山時(shí)，揭露礦體和前期地質(zhì)資料差距大。揭露礦體和運(yùn)輸大巷距離比較接近，大巷和礦體實(shí)際水平距離小于8m，頂?shù)装鍨榉€(wěn)固性不足的片麻巖。巷道應(yīng)用錨網(wǎng)支護(hù)方式，主要為錨桿懸吊機(jī)制、組合梁機(jī)制、組合拱機(jī)制。

2 某鉛鋅礦礦體介紹

某地區(qū)存在一個(gè)小型鉛鋅礦床，通過(guò)測(cè)量計(jì)算可知，該礦體傾角為60°～87°，真厚度為1.7m～4.3m，平均真厚度為（2.3±1.5）m。礦體品位約為7.5%，鉛為4.2%，鋅為3.3%。鉛鋅礦床傾伏角為27°，礦體延伸深度約為88m。鉛鋅礦床的礦體上盤為蝕變巖，下盤為石英斑巖，上盤與下盤均出現(xiàn)明顯硅化，硅化帶可觀察到黃銅礦和黃鐵礦。礦體的穩(wěn)固性非常強(qiáng)，且礦體和巖石具備清晰邊界。在采礦作業(yè)中，能夠簡(jiǎn)化布眼、礦巖分離操作。按照技術(shù)人員勘測(cè)和確認(rèn)鉛鋅礦礦體賦存條件，礦床設(shè)計(jì)應(yīng)用豎井開拓方式，因此選擇淺孔留礦法作為采礦方法。

該鉛鋅礦礦體中段高度為50m，采場(chǎng)沿著走向布設(shè)，長(zhǎng)度約為50m。礦石主要包含脈石礦物和礦石礦物。其中前者主要包含白云母和方解石；后者主要包含黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。方鉛礦在礦石中分布比較多，呈現(xiàn)出不規(guī)則顆粒狀，且粒度變化比較大，主要分布在脈石礦物裂隙中。從空間分布來(lái)看，其與其他硫化物生成團(tuán)塊狀。在礦石中閃鋅礦分布也比較廣，呈現(xiàn)出不規(guī)則顆粒狀，且粒度變化比較大，主要分布在脈石礦物裂隙中。從空間分布來(lái)看，礦石分布不均勻，并且與其他礦物共同組成團(tuán)塊狀。鏡下觀察到與黃銅礦固溶體分離現(xiàn)象。對(duì)于礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造來(lái)說(shuō)，其主要包括他形粒狀結(jié)構(gòu)和自形態(tài)-半自形粒狀結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造包含稀疏浸染狀與分散浸染狀。應(yīng)用下盤脈外運(yùn)輸巷道，聯(lián)合平底結(jié)構(gòu)，巷道和拉底巷道運(yùn)輸及連接，均通過(guò)7.5m漏礦口實(shí)現(xiàn)，同時(shí)作為裝巖機(jī)礦口。

完成采準(zhǔn)工程后，技術(shù)人員明確人行天井的布設(shè)方案，第一種方案為常規(guī)脈內(nèi)排列方式；第二種方案為天井置于礦體下部形式。在開采作業(yè)中，根據(jù)采礦準(zhǔn)則內(nèi)的制度與內(nèi)容執(zhí)行操作，當(dāng)遇到中等厚度、大厚度礦體時(shí)，需要將天井布設(shè)在礦體下盤接觸帶。所以，礦體天井放置位置在礦脈內(nèi)。然而，鉛鋅金屬礦的市場(chǎng)價(jià)格較高，且礦體品位持續(xù)提升。將人行天井放置在礦脈內(nèi)，將會(huì)棄置該部分礦石，或者在集中放礦期，將該部分礦石收集起來(lái)，避免后期高空?qǐng)鰞?nèi)回收時(shí)，出現(xiàn)殘留礦體，無(wú)法徹底回收干凈。因此在布設(shè)人行天井時(shí)，需要將其置于礦脈外。聯(lián)合技術(shù)人員和開采人員，比較分析礦脈內(nèi)與礦脈外布設(shè)方式，論證方案安全性與獲益率。

3 比較兩種布設(shè)方案

3.1 方案一：人行天井置于礦體內(nèi)

將礦區(qū)的人行天井置于礦體內(nèi)，工作流程涉及到下盤運(yùn)輸巷道、人行天井、裝礦口、拉底平巷、分層脈內(nèi)聯(lián)絡(luò)道。在第一種方案中，天井兩側(cè)走廊、走廊柱子順序必須遵循“由上至下”排列原則。在采場(chǎng)集中作業(yè)時(shí)，隨著采場(chǎng)礦平面的下降，會(huì)逐漸縮小礦柱回收工作面。開展下礦體回收作業(yè)時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)保留上部天井結(jié)構(gòu)完整，避免后期采空區(qū)上板門脫落。當(dāng)上板門脫落后，會(huì)掉落到回收柱子內(nèi)，此時(shí)將會(huì)損害天井內(nèi)的礦體。在礦柱回采作業(yè)中，在天井兩側(cè)預(yù)留3m寬礦柱，以此形成間距。

3.2 方案二：人行天井置于礦體下盤接觸帶

在工程作業(yè)中，將天井放置于礦體下盤接觸帶周邊，和礦體的間距控制在4m，之后開展采切工作時(shí)，工作流程涉及到裝礦口、下盤運(yùn)輸巷道、人行天井、拉底平巷。在兩條天井間布設(shè)人行聯(lián)絡(luò)道時(shí)，必須確保高度交錯(cuò)布設(shè)，便于作業(yè)人員進(jìn)入。在第二種方案中，采礦作業(yè)人員能夠利用天井、分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入到采場(chǎng)，以此開展采礦工作，無(wú)需在礦體內(nèi)設(shè)置保護(hù)礦柱，可以保證開采作業(yè)人員的安全，全面提升礦石回采率，還能夠降低作業(yè)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于進(jìn)尺量來(lái)說(shuō)，盡管增加下盤聯(lián)絡(luò)巷道，然而也省略了礦柱內(nèi)的人行聯(lián)絡(luò)道，通過(guò)比較可知，每一個(gè)采礦場(chǎng)內(nèi)的節(jié)約進(jìn)尺量為14m。

4 比較兩組布設(shè)方案

（1）經(jīng)濟(jì)性比較?；诮?jīng)濟(jì)性分析可知，方案二比方案一的采切工作量增加14m，成本增加3萬(wàn)元左右。第一種方案采場(chǎng)內(nèi)保留礦石量高于第二種方案，約為3075t，工程成本約為212萬(wàn)元。所以通過(guò)比較可知，將人行天井置于礦脈內(nèi)，單個(gè)采場(chǎng)內(nèi)造成的損失約為220萬(wàn)。

（2）安全性比較。按照專業(yè)人員的論證與驗(yàn)證結(jié)果可知，第一種方案實(shí)施期間，工作人員需要及時(shí)測(cè)量和監(jiān)督保留的礦體寬度，企業(yè)管理為了追求經(jīng)濟(jì)效益，會(huì)縮小礦體寬度，從而導(dǎo)致下部回收工作的安全隱患較多。如果應(yīng)用第二種方案，在采礦作業(yè)中可以明顯提升安全性，工作人員只需在回采作業(yè)中進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)，無(wú)需開采人員進(jìn)行殘采工作，可以維護(hù)開采人員的生命安全。

（3）施工難度分析?；谑┕るy度角度分析，采用第一種方案，隨著礦體的變化，也需要改變?nèi)诵刑炀_保天井一直處于礦脈內(nèi)。當(dāng)天井位于礦脈薄弱位置時(shí)，礦體可能會(huì)偏移天井范圍。如果應(yīng)用第二種方案，能夠簡(jiǎn)化整個(gè)作業(yè)過(guò)程，基于安全角度分析，下盤外脈人行天井布設(shè)方式，能夠維護(hù)人員安全，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于鉛鋅礦區(qū)淺孔留礦法工藝來(lái)說(shuō)，在采準(zhǔn)工程布設(shè)中，必須按照礦體實(shí)際情況分析，選擇適宜的結(jié)構(gòu)參數(shù)和布設(shè)方法，以此保證鉛鋅礦采礦作業(yè)的安全性與順利性。通過(guò)本文可知，應(yīng)用人行天井置于礦體下盤接觸帶，能夠維護(hù)開采人員的安全，保證整個(gè)開采作業(yè)的順利性，維護(hù)礦產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣應(yīng)用。