柯 平，吳祥輝，周國偉，周金隆，胡 鑫，朱滿懷

鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體產(chǎn)狀復雜、厚度薄、傾角緩，屬品位低極難采礦體。在開采過程中，礦體回采率低、貧化率高、部分地段采切工程量大，難以做到機械化開采，同時礦塊生產(chǎn)能力小、經(jīng)濟效益差。有鑒于此，總結并找到適合此種礦體開采的采礦方法便顯得尤為重要。

鐮子溝金礦在開采過程中，不斷總結、試驗、創(chuàng)新，最終總結出了適合此種礦體開采的采礦方法—小巷大柱分采法，解決了Ⅱ-2礦體采礦難的問題，并在礦山開采過程中得到使用，并取得了較好的經(jīng)濟效益。

1 礦體地質特征

鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體分布于37勘探線～23勘探線之間，礦體走向東北，礦體產(chǎn)狀110°～170°∠15°～45°，屬于緩傾斜薄礦體；厚度處于0.5m～3.5m之間，平均厚度1.50m，平均品位2.34g/t。礦體賦存于北東向緩傾斜斷裂構造帶中，主要由蝕變巖組成，局部夾有石英脈，厚0.10m～0.40m，主要礦化為黃鐵礦化、褐鐵礦化、輝鉬礦化、方鉛礦化、偶見少量銅藍和孔雀石化，蝕變有硅化、鉀化、高嶺土化及碳酸鹽化。礦體形態(tài)復雜，似層狀、透鏡狀；沿走向和傾向呈舒緩波狀，膨脹狹縮現(xiàn)象較多；礦體受斷裂構造控制較多，上盤圍巖較穩(wěn)固，下盤破損，破礦斷層發(fā)育，對礦體影響較大。礦山采用地下開采，平硐+盲斜井聯(lián)合開拓方式，中段高度25m，采用單翼對角式通風系統(tǒng)。

2 早期開采效果

礦床開采技術條件和水文地質條件對采礦方法的選擇起到控制作用，開采技術條件主要包括礦石與圍巖的物理力學性質，主要涉及礦巖的穩(wěn)固性，從而決定采場地壓管理方法、采場結構參數(shù)和回采工藝；礦體傾角主要影響礦石在采場內搬運方式；礦石的品位與價值涉及采礦方法及其回采率與貧化率。

選擇采礦方法是主要考慮如下因數(shù)：①安全與良好的工作條件，②最大限度的采出地下礦產(chǎn)資源，③生產(chǎn)能力大，勞動生產(chǎn)率高，④生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟效益相對較好。

鑒于以上原因，早期開采時，選擇留礦全面法對本礦床Ⅱ-2號礦體進行開采。

2.1 礦房布設要素

礦房高度為中段高度40m，斜長處于80m～120m之間，礦房長度沿走向布設，為50m，寬度為礦體厚度，底柱高度5.5m，頂柱高度4m，間柱寬5m，聯(lián)絡道間距6.5m。

2.2 采準切割工程

礦塊的采準方式是脈內采準。因礦體波狀起伏，便于追索礦體，沿礦體走向在礦體內靠近下盤掘進脈內運輸平巷，每隔50m在靠近礦體下盤掘進采準上山（2.0m×2.0m），采準上山布置在間柱內，劃分出礦塊，在采準上山中每隔5m掘進聯(lián)絡道（2.0m×2.0m），聯(lián)絡道長度2.0m，上山兩側聯(lián)絡道對稱布置。

拉底巷道是在運輸平巷底板之上5m處，從采準上山開始沿礦體掘進切割平巷（1.8m×2.0m），礦體較薄處施工至礦體邊界，形成2m高的拉底空間，自此開始上采，在距采準上山7m處掘進放礦漏斗。

2.3 回采工作

礦體回采采用逆傾斜方向推進，采用YT28型氣腿式鑿巖機鉆鑿上向孔鉆孔?；夭蛇^程中每班自漏斗三分之一礦石，預留三分之一礦石，鑿巖工站在礦堆上作業(yè)，待此礦房全部爆破后再進行最終放礦。回采作業(yè)面和預留礦石向放礦漏斗方向傾斜，便于礦石耙入放礦漏斗，隨回采作業(yè)面逆方向向上推進，耙礦絞車相依次移到上一個水平的聯(lián)絡道中進行耙礦。最終放礦時再將耙礦絞車逐步下移。

采場崩礦以后，檢查發(fā)現(xiàn)頂板有不穩(wěn)固的因素，立即采取護頂措施，若上采過程中需要護頂，可采用漿砌石支護。另外，在出現(xiàn)較大裂隙時可放頂來避免冒頂；采場在開采過程中，遇到頂板下沉、冒落、側部片幫等地壓顯現(xiàn)及時準確，保證人員安全。由于草原留礦全面采礦法，回采過程中合理控制開采空間；為保證工作的安全進行，在落礦、通風后，安全員及時對采場頂板及兩幫浮石進行清理此采礦方法，礦房生產(chǎn)能力可達100t/d，三班作業(yè)，兩個班鑿巖、裝藥、爆破、通風、檢查、平場等，另外一個班放礦、出礦。

2.4 開采效果及存在問題

采用留礦全面法開采過程中，采場內礦石無法自溜至底部漏斗，耙礦絞車使用過程中頻繁挪動，使用效率較低，人工作業(yè)勞動強度大，落礦問題突出；整個礦房全部向上推進回采，導貧富礦石不能分層爆破、回采，致貧化率高，采出礦石品位較低；礦體厚度薄，采場采幅大，采空區(qū)暴露面積大，加之礦體屬于構造控礦、破礦斷層較多，導致頂板圍巖局部破碎，采場冒頂片幫現(xiàn)象嚴重，頂壓、地壓較大，增加了采場管理難度，安全風險高，易造成二次貧化，且個別采場無法再繼續(xù)向上回采。

此采礦方法前期采切工程量大，采切成本高，使得開采成本增加，三級儲量難以平衡，經(jīng)濟效益較差，生產(chǎn)經(jīng)營困難。礦山采用留礦全面法進行多次采礦試驗，共回采礦石2.7萬t，原礦地質品位1.98g/t，采出礦石品位僅0.89g/t，貧化率高達55%，經(jīng)濟效益較差。因此，留礦全面法不適用于鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體開采。

3 開采問題分析

通過多次開采試驗并分析總結，Ⅱ-2號礦體開采過程中，開采貧化率高、礦石搬運難度大、開采成本高是其突出特點、難點。

3.1 開采貧化率高

（1）礦體沿走向和傾向呈舒緩波狀，膨脹狹縮現(xiàn)象較多，鑿巖工鑿巖過程中，炮孔易穿透頂板或底板，導致爆破后大量上下盤圍巖匯入礦石，使得貧化率較高。

（2）礦體破礦斷層較多，礦體不連續(xù)，導致回采過程中難以連續(xù)開采，爆破后斷層廢石大量匯入易造成貧化。

（3）礦體厚度、品位、傾角變化較大，回采過程中，無礦段廢石、貧礦難以剔除，從而造成貧化。

（4）采空區(qū)暴露面積大，加之構造控礦、破礦斷層較多使得頂板圍巖局部破碎，頂壓管理難度大，采場冒頂片幫現(xiàn)象嚴重，從而使得開采貧化率提高。

3.2 礦石落礦困難

鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體傾角緩，一般處于15°～25°之間，礦房高度40m，礦體沿傾向斜長達到80m～120m，有的甚至更長，礦石難以順利搬運至底部漏斗。

3.3 開采成本高

鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體厚度小，品位低，開采難度大、采切及回采成本高，經(jīng)濟效益較差，開采過程中成本控制難度大。

4 巷大柱分采法的試驗應用及優(yōu)化

通過分析礦體開采過程中的問題，結合礦山實際生產(chǎn)情況，不斷試驗、總結，最終總結出了適合鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體的采礦方法——小巷大柱分采法。此采礦方法是通過全面法和房柱法演變而來的，適合低品位、薄緩礦體的開采；此采礦方法可有效解決鐮子溝金礦Ⅱ-2號礦體開采中存在的問題，并將開采貧化率控制20%以內，經(jīng)濟效益良好。

4.1 礦房布設

4.2 采準切割工程

采準上山：沿礦體走向在礦體內掘進脈內運輸平巷，每隔50m在沿礦體傾向掘進脈內采準上山，采用以采代掘（利用采礦方式代替掘進完成采準上山施工）施工采準上山，采準上山寬度2.5m～3.5m、高度為礦體厚度，分割出礦房，采用以采代掘的方式施工采準上山可省去此部分掘進費用，降低開采成本。

放礦漏斗：在礦房運輸平巷中，自采準上山開始沿礦體走向以15m～20m（依據(jù)礦體地質特征確定）的間距垂直于礦體下盤方向施工短穿6m～9m，后向上以50°坡角施工溜礦天井至礦體下盤，從而形成放礦漏斗。

4.3 回采工作

4.3.1 小巷掘進

每個礦房布設兩個礦房漏斗，在兩處放礦漏斗上方，自見礦位置開始，采用YT28型氣腿式鑿巖機垂直礦體走向、沿傾向以3m～5m的寬度向上掘進小巷（采用以采代掘的方式）與上一中段運輸平巷連通，形成2條3m～5m小巷采空區(qū)，解決人行、通風、照明、供水通道，從而將礦房劃分成10m～15m的三個大柱。

在小巷（以采代掘的方式施工）與上中段運輸平巷未貫通前，作業(yè)環(huán)境空氣質量差，采用局扇進行機械通風。

4.3.2 大柱回采

通常牲畜在患病后，會出現(xiàn)精神萎靡、食欲不振、呼吸困難、便稀以及神經(jīng)紊亂等癥狀[3]。此外，這種狀況通常難以通過用藥或者注射藥劑得到有效的改善，且出現(xiàn)這種狀況的牲畜通常會在幾天內死亡。

利用已形成的兩條小巷采空區(qū)沿礦體傾向方向自上一個中段向下一個中段退采，采用剝壁方式將大柱回采，大小巷連通，進而形成采空區(qū)。在回采過程要求如下：

（1）根據(jù)采場作業(yè)面布設情況，對礦體品位較好的作業(yè)面，加大采礦力度，嚴控采幅，提高采礦質量。

（2）加強搬運礦石作業(yè)人員的過程管理工作，防止電耙使用過程中損傷底板、圍巖，發(fā)生廢石匯入礦石的情況。

（3）井下采礦作業(yè)面頂板排險產(chǎn)生的廢石及礦體中的夾石，能夠在礦石搬運前進行分揀。

（4）培養(yǎng)鑿巖工認礦意識，能夠讓其掌握礦體簡單的地質特征，認清礦體產(chǎn)狀、厚度的變化規(guī)律，在施工過程中能夠合理布設炮眼、裝藥，將掏槽眼布設于腰線位置，周邊眼較深于輔助眼，多布設輔助眼，增加爆破自由面，使爆破達到最佳效果，并能夠按要求控制采幅。

（5）加強現(xiàn)場技術指導，對礦體變化較大的采礦作業(yè)面能夠及時調整采礦方位、采幅，并合理預留礦柱。

（6）對于礦體鉛垂厚度超過1.3m的礦體，根據(jù)礦體構成、品位高低，對構造帶內品位較低的蝕變巖不做回采。

（7）在礦體回采過程中，對于礦體厚度達不到最小可采厚度時，及時調整采礦方位或設計探采結合工程。

4.4 礦石搬運方式

采準上山、人行通道布設在礦體脈內，形成人行、設備運輸、通風系統(tǒng)，在開口合理位置處布設電耙，使用電耙通過采準上山將礦石從采場運出，以解決礦體緩（15°～40°）造成的采場無法從礦體底部漏斗放出的問題，有時通過二道電耙（電耙接力）解決礦石運輸通道過長造成的礦石運輸難問題。

電耙采用功率為15KW的雙絞筒電耙，斗容0.3m3的篦形耙斗，直徑200mm的滑輪，直徑為15mm的鋼繩。

采用小巷大柱分采法進行礦體開采時，沿傾向向上施工脈內采準上山和采場小巷，采準上山與小巷兼做探礦上山，電耙布設于采準上山與采場小巷的底部，滑輪、鋼繩沿掘進工作面向前延伸，必要時可在采準上山與采場小巷內布設二道電耙進行接力搬運礦巖，形成兩條采準上山、兩條3m～5m小巷采空區(qū)，待回采小巷與上中段運輸平巷貫通后，利用已形成的兩條小巷采空區(qū)沿礦體傾向自上而下退采，采用剝壁方式將大柱回采，連通小巷，最終形成采空區(qū)。

耙礦絞車在使用過程靈活方便，易上下挪動，并且利用多個導向輪可以完成采場內絕大多數(shù)礦石的搬運，采場死角少量礦石可以采用人工方式搬運至耙礦絞車道。

4.5 頂板管理及采空區(qū)處理

在項目采礦試驗過程中，加強采場頂板管理，根據(jù)采場頂板穩(wěn)固情況，試驗中對頂板不穩(wěn)固地段，采用混凝土假柱支護，有時在貧礦段留不規(guī)則礦柱進行支護。為確保生產(chǎn)安全，當?shù)V塊回采結束后，立即封閉采空區(qū)，并豎立安全警示標志。

4.6 損失貧化管理

損失率和貧化率是衡量礦山生產(chǎn)管理水平的標準，且會直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益和服務年限，由于礦石的貧化使大量廢石進入礦石，使出礦品位相應降低，加大了采礦成本，礦石的損失也就是變相貧化，富礦的損失也會使出礦品位降低，嚴重者將變?yōu)閺U石，這樣采礦直接成本增加，出礦品位降低，致使礦山其它部門成本連鎖增加。

（1）正確選擇和使用采礦方法。大量生產(chǎn)實踐證明，采礦方法選擇的正確與否是降低礦石損失率貧化率的技術關鍵。每一種采礦方法都有其各自的適用條件及其各自的優(yōu)缺點。就一種采礦方法而言，也有很多種變形。如淺孔留礦法，變形很多，有50多種，桿柱、點柱、混合支柱、橫撐支柱，就從天井布置位置及形成方式可分十幾種。在工程的具體設計和生產(chǎn)中，往往采用取長補短的方法進行優(yōu)化組合。一般通過方案的變形及組合形成優(yōu)化方案。但組合過程往往很復雜，需考慮多方面因素，如礦巖穩(wěn)定性、礦體產(chǎn)狀、賦存狀態(tài)、礦石的性質及礦巖界線是否明顯等。組合優(yōu)化途徑便是一種全新采礦方法的發(fā)展方向，同時也是降低貧化率最有效的措施之一，而小巷大柱分采法便是通過房柱法與空場法演變組合而來的。

（2）合理確定采場結構參數(shù)。確定合理的采場結構參數(shù)，可以有效地控制采場暴露面積，減少或防止頂板冒落事故，使回采過程得以正常進行，從而減少損失與貧化。小巷大柱分采法通過科學設計，施工隊伍嚴謹施工，可最大限度減少設計貧化與損失。

（3）完善回采工藝，加強采場技術管理。小巷大柱分采法回采工藝有：采準一切割一鑿巖一爆破一出礦一裝礦—運輸?shù)葞讉€環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)關系緊密，其中一個工序出現(xiàn)問題，將影響整個采場的各項指標完成。鑿巖嚴格遵守設計要求，使炮孔長度、角度、位置、排列順序規(guī)定順序進行，盡可能地做到施工與設計相復合，為下一段爆破打好基礎。爆破選擇合理的爆破參數(shù)，孔徑、每孔裝藥量、裝藥結構、起爆順序、爆破器材選擇等做到嚴格把關，認真管理，出礦科學管理，在放礦時間、單斗放礦量以及對粉礦處理等方面嚴格管理。對礦石底柱與人工假底進行經(jīng)濟分析，從而減少底部礦石損失。

（4）培養(yǎng)鑿巖工認礦意識，能夠讓其掌握礦體簡單的地質特征，認清礦體產(chǎn)狀、厚度的變化規(guī)律，在施工過程中能夠合理布設炮眼、裝藥，將掏槽眼布設于腰線位置，周邊眼較深于輔助眼，多布設輔助眼，增加爆破自由面，使爆破達到最佳效果，并能夠按要求控制采幅。

（5）加強現(xiàn)場技術指導，對礦體變化較大的采礦作業(yè)面及時調整采礦方位、采幅，合理預留礦柱。

（6）對于礦體鉛垂厚度超過1.30m的礦體，根據(jù)礦體構成、品位高低，對構造帶內品位較低的蝕變巖不做回采。

（7）在礦體回采過程中，對于厚度達不到最小可采厚度的礦體，及時調整采礦方位或布設探采結合工程。

（8）根據(jù)采場作業(yè)面布設情況，對礦體品位較好的作業(yè)面，加大采礦力度，嚴控采幅，提高采礦質量。

（9）加強搬運礦石作業(yè)人員的過程管理工作，防止電耙使用過程中損傷底板、圍巖，發(fā)生廢石匯入礦石的情況。

（10）井下采礦作業(yè)面頂板排險產(chǎn)生的廢石及礦體中的夾石，能夠在礦石搬運前進行分揀。

（11）加強運輸人員管理，防止由于井下作業(yè)面較多造成廢石在運輸過程中混入礦石中。

（12）礦石從井下運輸至選礦廠堆礦場后，進入原礦倉前，增加人工挑揀廢石。

4.7 采礦方法優(yōu)點

（1）小巷大柱分采法在開采過程中，小巷暴露面積較小，自上而下退采能夠有效保證采場人員安全，安全管理難度低。

（2）回采過程中利用無礦段或者貧礦段預留不規(guī)則礦柱，可有效礦石貧化，降低采場地壓。

（3）小巷大柱分采法不需要施工拉底巷道、聯(lián)絡道工程，降低了采切費用。

（4）采用“以采代掘”的方式施工采切工程，減少了采準上山、漏斗施工費用，間接控制了開采成本，有利于礦山經(jīng)濟效益的提高。

（5）在遇到破礦斷層處，可以及時投入探礦工程找礦，同時避免礦石和廢石相混，造成貧化。

（6）采場內二道耙礦絞車接力使用，有效解決礦石搬運難的問題，并且降低人工勞動強度。

4.8 小巷大柱分采法的適用性

小巷大柱分采法是空場法的一種，通過在礦體脈內布設開拓運輸平巷及采準上山，節(jié)省礦房拉底巷道及上山聯(lián)絡道，在礦房內沿礦體走向每隔15m～20m布設兩條采準小巷與上一中段貫通，形成3m～5m的小巷采空區(qū)，利用已形成的兩條小巷采空區(qū)沿礦體傾向自上而下退采，采用剝壁方式將大柱回采，連通小巷，最終形成采空區(qū)。

小巷大柱分采法采用自上向下退采，適用于礦體傾角在25°以下的緩傾斜薄礦體，崩落礦石小于安息角，礦石無法滾動，這樣可以保證崩落礦石不在采場內流動，保證了作業(yè)人員自上向下回采時崩落礦巖不會砸傷下部作業(yè)人員，保證了采場安全；采場內的施工的采準小巷可以起到探礦作用，對于礦體不連續(xù)造成不發(fā)連續(xù)回采起到指導作用，提前明了采場內礦體的賦存情況，便于后期回采時，留存無礦段礦柱管理采場地壓，確保采場安全，且能大幅度降低礦體貧化率；采用電耙搬運采場礦巖，有助于將礦巖進行分揀單獨運出采場，降低了礦石貧化率。

5 結語

小巷大柱分采法布設礦房時，結構簡單，工藝流暢，便于掌握，采用電耙降低工人勞動強度，可解決礦體傾角緩導致的落礦難問題，貧化率也得到有效控制；采用“以采代掘”的方式施工部分采切工程，降低了采切成本，對礦山有較好的經(jīng)濟效益，值得推廣。