深孔后退式嗣后充填采矿法在澳大利亚某铅锌矿的应用*

彭常成，王长军

(1.中金岭南凡口铅锌矿， 广东 韶关市 512325；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

澳大利亚某铅锌矿位于澳大利亚新南威尔士州，是一座开采历史悠久、以铅锌为主的地下多金属矿山，矿产属于厚大沉积-火山变质型矿床。矿体赋存于多种不同类型的变质沉积岩中，有砂岩、页岩、片麻岩、灰质岩、花岗岩等。矿体形状复杂，走向长2 km，倾斜延深从地表至地表以下-1200 m，平均厚度 50～80 m 、最厚达250 m。矿石主要有用矿物为方铅矿、铁闪锌矿；有少量磁黄铁矿、黄铜矿、砷黄铁矿。铅锌品位较高，平均原矿品位16.8%。矿石稳固性好，围岩稳固性好。矿石密度3.15 t/m3，f系数=8.5～17.9(平均值11.1)，废石密度为2.7 /m3，f系数=8.9～17.1(平均值12.1)。

1 深孔后退式嗣后充填采矿方案

该矿山中段高40～50 m，中段之间视矿体和工程情况决定是否布置分段平巷，分段平巷高度视现场实际而定。采场宽度一般为5～16 m，具体数据需根据矿体围岩稳定性及周边工程情况而定。采场长度一般为35～50 m。采场高度一般为10～50 m。深孔后退式嗣后充填采矿法可细分为上向型与下向型，两者的工艺流程相似，但使用范围稍有不同，上向深孔后退式嗣后充填采矿法的采场高度需控制在25 m，因为上向拉槽高度限制在20 m；而下向型深孔后退式嗣后充填采矿法的采场高度可达50 m。因两者相似，为了表述方便，以上向深孔后退式嗣后充填采矿法为代表进行说明[1-3],其采矿方法如图1所示。

图1 深孔后退式嗣后充填采矿法

2 回采工艺

(1) 采准：采用Atlas M2D boomers型凿岩台车，凿5.0 m×5.0 m的拉底巷。拉底巷施工完毕后，不对采场进行切采，也不需施工天井，其直接作为采场的凿岩硐室兼出矿硐室。

(2) 凿岩：采用Simba L6 C型潜孔钻机凿上向孔，孔径有3种，分别为76、89、102 mm。孔径需根据采场矿体产状以及工程关系等因素来决定。炮孔确定后，则可以确定孔网参数，3种炮孔的孔网参数见表1。

(3) 拉槽区炮孔采用桶形平行掏槽布置(见图2)，所有拉槽区炮孔均为垂直90度。先居中布5个直径200 mm空孔(13#～17#炮孔)，空孔采用扩孔器分两次扩孔形成，先扩至150 mm，再扩至200 mm。然后以间距0.4 m布置4个直径102 mm孔，再以间距0.5 m布置8个直径102 mm孔，形成拉槽区孔网布局。

表1 孔网参数

图2 拉槽区布孔

(4) 装药爆破：装药采用Orica 公司自备的自动装药台车装药。该装药台车具有自动上管功能，并且带有数据显示器，能显示装药深度、重量、温度。起爆系统采用非电-电复式起爆。装药结构采用藕合连续反向装药，每10 m设置1个起爆药包，起爆药包由电雷管及起爆弹联合构成。所用雷管为Orica 公司生产的高精度毫秒电雷管，该雷管本身没有设置段位，炮孔全部装好后，由爆破工通过编程器现场编程对雷管逐个设定段位，段位可从0～13000 ms,采用导爆索将雷管连接在一起，最后采用非电雷管串联在导爆索上[4-6]。图3所示拉槽方式在上向孔拉槽时能最高拉槽20 m，下向孔一般可拉槽10 m。侧爆区段位一般而言，扇与扇之间间隔100 ms，扇中炮孔之间间隔50 ms。

(5) 出矿：采用Caterpillar R2900G型6m3可视遥控铲运机出矿，人员在专用操作车上遥控操作铲运机。专用操作车布置于采场外安全区域，出矿人员不进入爆破后空场。采用Caterpillar AE45型装运机(载重45 t)转运至主溜井。

(6) 支护：该矿山十分注重安全投入，对所有现有在建掘进巷道均采用锚网喷浆支护，并对其进行定期维护。采用Atlas M2D boomers型掘进台车施工锚网，采用喷浆车喷浆。

图3 拉槽区段位布置

(7) 充填：采场出矿完毕后，及时采用尾砂充填，有时会回填废石，以减少废石出窿。矿房采用胶结充填(水泥含量为2%～6%)，间柱采用全尾砂充填(采场底部3 m添加4%的水泥)。胶面层采用胶结充填或直接采用垫一层废石的方法形成胶面层。充填后7～14 d可进入下一步骤循环。

(8) 技术经济指标：深孔后退式嗣后充填采矿法采场综合生产能力为380 t/d；贫化率为40%，损失率25%～30%。

3 结 论

该矿山的生产实践证明，深孔后退式嗣后充填采矿法具有安全性高、采准工程量小、劳动生产率高等特点。安全性高主要体现在采矿及铲矿两方面，采矿各环节在已经喷锚支护的巷道作业，铲矿采用遥控铲运机作业，两者都有力地降低了安全风险。采准工程只需布置上下部凿岩硐室及出矿进路，简单高效。劳动生产率高也得益于两方面，一是工艺简单高效，减少分层回采的多次循环；二是大型智能化机械装备的运用，大幅的提高生产效率。需指出的是，该矿山也存在贫化率、损失率大的问题，产生原因有三：一是该种工艺是大爆破方法，其贫化率、损失率肯定比其它方法高；二是该矿山开采的矿体很多为残矿、边角零星矿，加上先期矿房充填体质量很差，在客观条件上加大了贫化率、损失率；三是大型机械化的使用，难以在回采过程中实现分采分出[7-8]。

参考文献：

[1]周爱民.矿山废料胶结充填[M].北京：冶金工业出版社，2007.

[2]薛奕忠.高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法在安庆铜矿的应用[J]. 中国矿山工程，2008,37(2)：8-11.

[3]张亚海.凤凰山铜矿充填技术的应用与实践[J].金属矿山，2005(7):65-66.

[4]周科平，余书勉.盘区机械化充填采矿法在多层矿体开采中的应用[J]. 黄金，1994,15(4):19-23.

[5]王学敏.高进路无钢筋网胶结充填采矿技术在高龙公司的应用 [J].黄金，2003,24(1):22-27.

[6]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1986.

[7]王运敏.中国采矿设备手册(上册)[M].北京：科学出版社，2007.

[8]采矿设计手册编辑部. 采矿设计手册(矿床开采卷)[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1987.