摘要：針對銅綠山銅鐵礦深部礦體采用點(diǎn)柱式上向水平分層充填采礦法開采存在的采礦損失貧化大、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、采充循環(huán)效率低等問題，結(jié)合銅綠山銅鐵礦機(jī)械化設(shè)備與膏體充填系統(tǒng)提出開展盤區(qū)化上向進(jìn)路式膏體充填采礦法試驗(yàn)研究。該方法利用近年來銅綠山銅鐵礦采購的諸多機(jī)械化采礦設(shè)備及改造升級的膏體充填系統(tǒng)，去除了采場點(diǎn)柱，提高了礦石回收率，降低了井下操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了采場充填效率。本次研究成果可為類似礦山提供高效采礦的新思路。

關(guān)鍵詞：銅綠山銅鐵礦；采礦方法優(yōu)化；進(jìn)路式；膏體充填；機(jī)械化；盤區(qū)

[中圖分類號：TD853.34 文章編號：1001-1277（2025）03-0035-05 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20250306 ]

引言

銅礦資源［1］的開采對于世界各國工業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的意義［2］。隨著中國式現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn)，國內(nèi)的銅礦資源儲量也在不斷下降，因此在銅礦資源開發(fā)時(shí)要盡量做到提高回收率［3］。目前，國內(nèi)諸多大型銅礦山已經(jīng)逐步由露天開采轉(zhuǎn)入地下開采［4］，并且伴隨著地下開采深度的增加［5］及礦山無軌機(jī)械化裝備［6-7］的不斷發(fā)展，對于采礦方法的工藝要求也更為嚴(yán)格。

曹國華等［8］針對山東某金礦采用淺孔房柱采礦法回采存在的問題，提出緩傾斜薄礦體機(jī)械化干式充填采礦法，基于機(jī)械化開采方式，使得礦山生產(chǎn)效益得到提高。石大慶等［9］結(jié)合豐山銅礦礦體開采技術(shù)條件與引進(jìn)的礦山機(jī)械設(shè)備，以機(jī)械化盤區(qū)開采為特點(diǎn)，提出了上向進(jìn)路充填采礦法，有效提高了礦山的生產(chǎn)能力。肖柏林等［10］通過對大量文獻(xiàn)的查閱與總結(jié)，結(jié)合諸多礦山的實(shí)地調(diào)研，介紹了目前金屬礦充填膠凝材料的現(xiàn)狀。黎維平［11］對膏體充填在金屬礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析、調(diào)研，表明了膏體充填對于未來金屬礦山安全生產(chǎn)的意義。孫?？龋?2］通過理論分析、數(shù)值模擬等手段說明了膏體充填技術(shù)對于淺層煤礦開采地表沉陷問題的良好控制，使得地表移動(dòng)變形量均在Ⅰ級設(shè)防指標(biāo)范圍內(nèi)。

大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅綠山銅鐵礦（下稱“銅綠山銅鐵礦”）有著幾十年的礦山開采歷史，目前由于礦山不斷的開采作業(yè)，淺部資源已基本開采完畢，礦體開采逐步進(jìn)入地下深部。因此，原有多種采礦方法［13-14］需要不斷進(jìn)行優(yōu)化更新來適應(yīng)深部開采。根據(jù)銅綠山銅鐵礦井下多種采礦方法的應(yīng)用現(xiàn)狀［15］及工藝改良現(xiàn)狀［16］，結(jié)合近五年來先進(jìn)機(jī)械化采礦設(shè)備的引進(jìn)及原有充填系統(tǒng)的改造升級，最終確定采用盤區(qū)化上向進(jìn)路式膏體充填采礦法代替點(diǎn)柱式上向水平分層充填采礦法［17-18］，以期實(shí)現(xiàn)安全高效回采。

1機(jī)械化采礦設(shè)備和充填系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1礦體開采技術(shù)條件

銅綠山銅鐵礦生產(chǎn)能力為132萬t/a。根據(jù)2021年6月末保有資源儲量，銅綠山銅鐵礦保有資源儲量1 526.49萬t，綜合品位1.12 %，金屬量170 968 t，服務(wù)年限11 a。銅礦石巖性主要為含銅矽卡巖或含銅大理巖，礦體上、下盤多為大理巖與矽卡巖。采用Q系統(tǒng)分級方法與RMR分級體系對礦巖進(jìn)行分級。其中，礦體大多穩(wěn)固性良好，基本為Ⅱ級巖體，小部分含銅矽卡巖為Ⅲ—Ⅳ級巖體，這是由于結(jié)構(gòu)面發(fā)育及地下水侵蝕導(dǎo)致巖體破碎；上盤大理巖穩(wěn)定，巖體等級基本為Ⅱ—Ⅰ級，下盤矽卡巖質(zhì)量較差，巖體等級基本為Ⅳ—Ⅲ級。

1.2機(jī)械化采礦設(shè)備

銅綠山銅鐵礦自2021年以來，引進(jìn)了大批無軌機(jī)械化設(shè)備，其類型主要為：柴油鏟運(yùn)機(jī)、中深孔臺車、切割槽鉆機(jī)、掘進(jìn)臺車、錨桿臺車、撬毛臺車。原有和新增設(shè)備具體情況如表1～4所示。

井下原有各類鏟運(yùn)機(jī)最大裝載能力為2 m3，而新增的UL50型鏟運(yùn)機(jī)最大裝載能力為3.5 m3，并且鏟運(yùn)機(jī)總量從原來的38臺增加到了46臺，總裝載能力從原來的65 m3 增加到了87 m3；這極大地提高了井下采場回采效率。

由表3和表4可知：2021年以前，井下原有各類臺車共計(jì)3臺（巷道掘進(jìn)和支護(hù)主要采用手持式鑿巖鉆機(jī)，巷道撬毛采用人工撬毛的方式）；2021年后，新增臺車15臺。新增的撬毛臺車和錨桿臺車可以代替原有的人工撬毛和手持式鑿巖鉆機(jī)鉆孔支護(hù)，這不僅可以降低采場的回采周期，也可以提高采場支護(hù)強(qiáng)度，從而極大提高礦山井下安全。新增其他的中深孔臺車、切割槽鉆機(jī)及掘進(jìn)臺車配合原有臺車設(shè)備也在很大程度上提高了井下采場的回采效率。

1.3充填系統(tǒng)

目前，銅綠山銅鐵礦選礦廠礦石處理量為4 500 t/d，尾礦平均產(chǎn)率為76.78 %，尾礦產(chǎn)量為3 455 t/d，尾礦密度為3.02 g/cm3。選礦廠尾礦排放濃度為15 %～18 %，排料流量為700～860 m3/h。

銅綠山銅鐵礦充填系統(tǒng)經(jīng)過升級改造［19］后，對其全尾砂輸送工藝，以及微粉秤、攪拌桶、充填柱塞泵等老舊設(shè)備及濃度計(jì)、流量計(jì)等各類監(jiān)測儀器進(jìn)行了更新?lián)Q代。并且新建造2條充填鉆孔，為銅綠山銅鐵礦深部礦體采場充填提供服務(wù)?，F(xiàn)基本可以在保證充填質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對選礦廠排放尾礦的高效處理。充填系統(tǒng)正常工作時(shí)，深錐底流濃度可以保持在66 %～67 %，底流排量120 m3/h左右，添加膠凝材料攪拌后，其充填料漿濃度可達(dá)68 %，且充填料漿各項(xiàng)參數(shù)均可以達(dá)到形成膏體的標(biāo)準(zhǔn)［20］。

2采礦工藝優(yōu)化及現(xiàn)場試驗(yàn)

2.1現(xiàn)有采礦工藝及存在問題

2.1.1點(diǎn)柱式上向水平分層充填采礦法

1）礦塊布置。礦塊布置根據(jù)礦體厚度分2種情況：礦體厚度小于30 m，沿走向布置；礦體厚度大于30 m，垂直走向布置。礦塊長50～100 m，每分層回采高度為3 m，采場間保留點(diǎn)柱，采用掘天井后刷大的方式回采。

2）采準(zhǔn)、切割。采場內(nèi)設(shè)1條充填回風(fēng)井、2條順路溢水人行井、1條順路溜井，上中段設(shè)回風(fēng)巷道。千噸采切比為340 m3/kt。

3）回采、出礦。采場鑿巖設(shè)備選用YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)與YSP-45型鑿巖機(jī)，采場出礦選用WJD-1.5型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。必要時(shí)采用錨桿護(hù)頂。

4）充填。除第一分層以外，每分層分2次充填，第一次打底充填層高2.5 m，采用全尾砂膠結(jié)充填；第二次鋪面充填層高0.5 m，采用全尾砂鋪面膠結(jié)充填，從而保證鏟運(yùn)機(jī)在充填體上作業(yè)時(shí)的安全。一分層充填采用全面鋪面膠結(jié)充填，厚6 m，并鋪設(shè)鋼筋，保證其作為下一中段礦體開采假頂?shù)姆€(wěn)定。

2.1.2存在問題

銅綠山銅鐵礦點(diǎn)柱式上向水平分層充填采礦法（如圖1所示）采用淺孔落礦（YT-27或YT-28型氣腿式鑿巖機(jī)），工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力低；保留點(diǎn)柱導(dǎo)致該部分礦石無法回收，使得采礦損失率過大；采場采用分層膠結(jié)充填，充填體強(qiáng)度較差，并且采—充循環(huán)效率差。此外，由于人員和設(shè)備直接進(jìn)入采空區(qū)作業(yè)，安全性差，易出現(xiàn)片幫、冒頂類事故。

2.2采礦方法優(yōu)化

2.2.1優(yōu)化原則

采礦方法優(yōu)化應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則：

1）適應(yīng)無軌設(shè)備運(yùn)行及膏體充填應(yīng)用。

2）相比原采礦方法，優(yōu)化后的采礦方法要求對礦體適應(yīng)性強(qiáng)，采準(zhǔn)切割工程量少，開拓建設(shè)時(shí)間短，投入生產(chǎn)快。

3）要求所選用的采礦方法能降低采礦損失貧化。

4）適用于可連續(xù)化機(jī)械開采，采場生產(chǎn)能力大，出礦效率高，能滿足礦山的產(chǎn)能需要。

5）充分利用開采產(chǎn)生的廢石和尾砂，降低開采成本，盡量不留或少留永久性礦柱。

2.2.2回采工藝優(yōu)化

1）礦塊布置。礦塊沿走向布置，盤區(qū)長100～200 m，進(jìn)路規(guī)格為3.5 m×4 m（高×寬）。盤區(qū)內(nèi)不留點(diǎn)柱，頂板巖性較差時(shí)，采用錨桿+錨網(wǎng)進(jìn)行局部支護(hù)或全斷面支護(hù)。

2）采準(zhǔn)切割。利用斜坡道沿礦體走向掘進(jìn)分段巷道，通過分段巷道掘進(jìn)采場聯(lián)絡(luò)道（通過垂直礦體走向脈內(nèi)采場聯(lián)絡(luò)道將其劃分為2個(gè)采區(qū)，礦體沿走向長度大于200 m時(shí)，則可根據(jù)實(shí)際礦體長度布置多條采場聯(lián)絡(luò)道）。盡量靠近各個(gè)分段巷道上的采場聯(lián)絡(luò)道布置溜井。充填回風(fēng)井布置在各條采場聯(lián)絡(luò)道中部。

3）鑿巖爆破。采用UD391型掘進(jìn)臺車完成鉆孔作業(yè)，采用BQF-100型裝藥器完成拋空裝藥。

4）出礦。出礦采用1臺3.5 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)和1臺2 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，1用1備。

5）撬毛、支護(hù)。采用XMPYT-45/450型撬毛臺車完成撬毛工作（每次爆破撬毛時(shí)間20 min）。采用CYTM41-2型錨桿臺車進(jìn)行采場支護(hù)（每次爆破支護(hù)時(shí)間4 h）。

6）充填。采用濃度為68 %的膏體完成采場充填。具體充填要求為：一步驟采場回采完成后，對一步驟采場進(jìn)行封閉充填，灰砂比為1∶7，充填要求接頂，保證二步驟采場的回采安全性；一步驟采場充填體強(qiáng)度達(dá)到要求（3 d強(qiáng)度≥0.8 MPa，28 d強(qiáng)度≥3 MPa）后，再對二步驟采場進(jìn)行回采作業(yè)；二步驟采場回采完成后，在采場口子堵壩，對采場進(jìn)行整體充填接頂，灰砂比為1∶13。

2.3優(yōu)化前后采場技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

經(jīng)過采礦方法優(yōu)化，采場技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比如表5所示。

結(jié)合銅綠山銅鐵礦最新引進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備與改造后的膏體充填系統(tǒng)對采礦方法進(jìn)行優(yōu)化，其采場的采礦損失率、礦石貧化率、千噸采切比及采場生產(chǎn)能力

都有一定提升。其中，最為顯著的是采場/盤區(qū)生產(chǎn)能力，相比優(yōu)化前提升了約2.7倍；采場回采周期也降低了5個(gè)月。

3現(xiàn)場試驗(yàn)

結(jié)合優(yōu)化后的采礦工藝，對銅綠山銅鐵礦-485 m中段9443大盤區(qū)采場進(jìn)行回采。

3.1礦體開采技術(shù)條件

9443大盤區(qū)采場圍巖產(chǎn)狀與礦體產(chǎn)狀基本相同，巖性主要是矽卡巖，上盤圍巖中等穩(wěn)固，采場巖性不穩(wěn)固，下盤圍巖穩(wěn)固性較差，礦房開采不會發(fā)生不良地質(zhì)問題。巖石性質(zhì)：采場為大理巖含銅磁鐵礦石；上盤圍巖為大理巖；下盤圍巖為矽卡巖和部分風(fēng)化火成巖。該采場上盤圍巖穩(wěn)固，采場巖性較穩(wěn)固，下盤圍巖較差。

3.2采場布置及回采順序

-485 m中段9443大盤區(qū)采場三分段采場回采示意圖如圖4所示，該分段地質(zhì)礦量約為8萬t。采場面積S南=660.8 m2，H底=-448.8 m；S北=837.3 m2，H底=-448.6 m。9443大盤區(qū)采場三分段第一個(gè)分層南部、北部總共劃分14個(gè)采場，均采用兩步驟盤區(qū)化上向進(jìn)路式膏體充填采礦法回采。其中，一步驟采場：南部（S1、S3、S5、S7）、北部（N1、N3、N5、N7）共8個(gè)；二步驟采場：南部（S2、S4、S6）、北部（N2、N4、N6）共6個(gè)。進(jìn)路斷面均為4.0 m×3.5 m，其中，南部采區(qū)長度為28.83～37.10 m，分為7個(gè)采場；北部采區(qū)長度為35.75～80.46 m，分為7個(gè)采場。

分別完成9443大盤區(qū)采場三分段南、北部采區(qū)采場聯(lián)絡(luò)道及溜井聯(lián)絡(luò)道后，開始進(jìn)路掘進(jìn)。一步驟進(jìn)路采場回采順序?yàn)椋合然夭赡喜浚⊿1、S3、S5、S7），再回采北部（N1、N3、N5、N7）。

3.3試驗(yàn)采場技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

綜合-485 m中段9443大盤區(qū)采場三分段實(shí)際回采情況，對其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表6所示。

4結(jié)論

1）針對銅綠山銅鐵礦采用點(diǎn)柱式上向水平分層充填采礦法回采存在的采礦損失貧化大、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、機(jī)械化程度低、采充循環(huán)效率低等問題，基于新引進(jìn)的機(jī)械化采礦設(shè)備和充填系統(tǒng)的改造成果，提出了盤區(qū)化上向進(jìn)路式膏體充填采礦法，充分利用了無軌化設(shè)備與高質(zhì)量充填體，降低了采場回采的采礦損失率、礦石貧化率及千噸采切比，并使得采場生產(chǎn)能力提高了約2.85倍，采場回采周期減少了105 d。

2）盤區(qū)化上向進(jìn)路式膏體充填采礦法進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，驗(yàn)證了該采礦方法的采場技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，證明了本次采礦工藝優(yōu)化成果具有良好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

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Optimization and application of mining methods for deep orebodies in

the Tonglushan Copper-Iron Mine

Yin Dongsheng1， Liu Pengpeng2， Zhang Peng1， Bi Cheng2， Xiong Guoxiong1， Wang Yiming2， Cao Wengang1

（1.Daye Nonferrous Metals Co.， Ltd.;

2.School of Civil and Resource Engineering， University of Science and Technology Beijing）

Abstract：To address challenges such as great mining loss and dilution， high labor intensity， low mechanization， and inefficient mining-filling cycles in the deep orebodies of the Tonglushan Copper-Iron Mine using the point pillar upward horizontal layered filling mining method， this paper proposes to carry out experimental study on a panel?based upward approach paste filling mining method， based on the mine’s mechanized equipment and upgraded paste filling system. By leveraging recently acquired mechanized mining equipment and an optimized paste filling system at Tonglushan Copper-Irom Mine， the method eliminates stopes’ point pillars， enhances ore recovery， reduces underground labor intensity， and improves stope filling efficiency. The findings provide a novel strategy for efficient mining in similar mines.

Keywords：Tonglushan Copper-Iron Mine; mining method optimization; approach; paste filling; mechanization; panel

（上接第34頁）

Recovery of silver from zinc hydrometallurgical residue using water leaching-flotation method

Cui Qiangqiang1， Zhu Feilin1， Ning Deyang1， Xie Wei2

（1.College of Earth and Planetary Sciences， Chengdu University of Technology;

2.Sichuan Geophysical Survey and Research Institute）

Abstract：Flotation is a critical method for recovering silver from zinc hydrometallurgical residue. However， soluble ions in the residue， along with parameters such as particle size and mineral composition， significantly influence silver flotation behavior. Through process mineralogy analysis and evaluation of zinc hydrometallurgical parameters， this study optimized and designed an optimal silver recovery flotation process. An improved flotation method for refining silver concentrate from zinc hydrometallurgical residue was proposed. Results demonstrate that the water leaching-flotation method under ambient temperature and pressure achieves higher silver concentrate yield and recovery rates compared to direct flotation. The final rough concentrate attained a silver grade of 3 262.46 g/t with a recovery rate of 81.84 %， enabling efficient silver recovery. This approach provides a reference for high?yield silver concentrate refining， contributes to addressing silver resource scarcity， and offers a new pathway for sustainable silver utilization.

Keywords：flotation method; silver concentrate; hydrometallurgy; zinc; metallurgical residue; process improvement