基于Sh210#a矿体地质特征的贫化分析与管理

许 勇

(中金岭南股份有限公司凡口铅锌矿, 广东 韶关市 512325)

凡口铅锌矿位于广东省韶关市仁化县，至今已有五十多年的历史，是一个超大型铅锌矿。该矿历来都非常重视矿石贫损管理工作，并取得了不错的成绩。在该矿众多矿体中， Sh210#a矿体以其细长条带状的特殊形态有别于其它矿体，实际生产中可见Sh210#a的矿石贫化较高，是该矿贫化损失管理工作的重点、难点。

1 Sh210#a矿体地质特征及其生产现状

1.1 地质特征

凡口铅锌矿区水草坪矿床产出于凡口倾伏复式向斜的次一级褶皱，矿体主要分布于次级狮岭背斜、次级金星岭背斜分别与北北东向逆断层F3、F4的交汇部位，大致沿该断层顺层状产出于两侧的中泥盆至早石炭的一套不纯碳酸盐岩建造之中，空间形态上呈现复杂的瓜藤叶式，集中出现在南北长约2000 m，东西宽约700 m，垂高约800 m的范围内。

Sh210#a位于凡口矿区的狮岭南地段，似层状顺层产出于F3断层下盘的泥盆系中统东岗岭组上亚组(D2db)瘤状灰岩之中，走向北西，倾向北东。该矿体走向已控制长度近千米，倾角一般为65°～80°，厚度一般为2～6 m，往南交汇于F3断层，往北远离F3断层。平面形态为侧雁状，剖面为叠瓦状，赋存标高大致为-30～-495 m。Sh210#a与其它矿体最大区别就在于其细长条带状的形态特征，矿体厚度相比其它矿体数十米甚至上百米，要小得多，而走向倾向两个方向上的延伸较大，分别约为1000、500 m。矿体内发育多组节理裂隙，近围岩部位常见矿石与泥质灰岩组成的条带状构造。矿石类型均为原生黄铁铅锌矿石。至2012年底该矿体各中段采下的矿石量和保有矿量见表1。

Sh210#a围岩为东岗岭组上亚组(D2db)瘤状灰岩，矿灰交界处常为顺层滑动面，而且近矿体的围岩顺层裂隙也比较发育，裂隙面两侧矿石或岩石均富含泥炭质，导致围岩受爆破影响或暴露遇水后容易冒落。

1.2 生产概况

1.2.1 采矿方法及工程布置

凡口矿-400～0 m之间包括金星岭、狮岭、狮岭顶板和狮岭南的所有地段，基本上是按40 m的高度间隔布置开拓中段平面，400 m以下则大致按50 m间隔布置，这也决定Sh210#a的开拓的中段。该盘区穿脉间隔-280 m及其以上中段为25 m，-320 m及其以下则为50 m。

表1 Sh210#a各中段采下矿量和现有保有矿量统计

1997年下半年，首先选择-240 m中段开始对Sh210#a的回采，沿走向从北到南依次划分成Sh210#a北、南两个采场。随后-160 m中段也对Sh210#a展开采矿生产，布置了Shn-160 m 210#a一个采场。早期这两中段均采用普通充填法采矿，人员进出采场是通过采场的天井或脱水井，铲运机封闭在采场内，采场内布置有溜井出矿，充填则利用天井下放充填管。2001年至今在-280、-320、-360 m及-400 m等几个中段也陆续对Sh210#a进行了采矿生产，均采用盘区机械充填法。每中段大致以8 m间隔增加分段采准工程，利用盘区斜坡道将中段、分段联络起来，溜井布置在采场外面，人员和设备能很方便进出采场，充填管路可通过采场天井或采场进路进入，采场生产能力大大提高。针对该矿体走向延伸长、厚度小(基本小于6 m)的狭长条的形态特点，不管是普通充填法还是盘区机械充填法采场,Sh210#a采场都采用沿矿体走向布置，在一分段进行采场拉底，根据矿体走向长度将其分成北、中、南等若干采场，在各采场内，具体回采时又根据现场需要灵活分若干段回采。

1.2.2 回采现状

目前，早期上采的Shn--160 m 210#a、-240 m 210#a(北)和-240 m 210#a(南)采场均已回采结束，并且连采至上部中段，其中-160 m 210#a采场北段已采至-103 m，南段则采至-96.9 m；-240 m 210#a(北)和-240 m 210#a(南)采场已连采至约-156 m，现在正回采-160 m 210#a底柱。可以说-240、-200 m和-160 m三个中段的Sh210#a仅剩余部分底柱采场，基本回采完毕。2001年之后开采的部分-280 m及其以下中段的210#a采场也有部分已经或者将近回采结束，如-280 m中段的210#a(南)的北段和210#a (中)、-320 m的210#a(南)的北段和210#a (中)的南段、-360 m的210#a(北)的北段等。-400 m的210#a采场也已拉开，部分已采至二三分段，-455 m中段的210#a采场正在做采准，很快就可以上采。210#a采场各中段的布置及其回采情况参见图1，各中段采下的矿石量及其贫化率见表2。

2 贫化分析

从实际生产中可见，Sh210#a的采矿贫化率较其它矿体或其它地段的采场都要高，远高于采矿车间的总贫化率(见表2)，应该说这主要与该矿体的细长条带的形态特征有密切关系。

2.1 混入物分析

从生探资料和目前的采矿生产现场来看，与其它地段一些矿体不同，Sh210#a基本为单一的黄铁铅锌矿，没有与单一黄铁矿矿体相邻或穿插混杂的现象。另外，Sh210#a采场是沿矿体走向南北分段布置，而且矿体宽度小于采场宽度，采场东西两帮均为围岩实体，仅在间柱采场回采时两头可能见充填体。从实际生产来看，间柱采场所揭露的两头充填体面积较小，一般小于6 m×6 m(采场水平宽度*采场空场空高)，其充填体坍塌量也很小，对矿石贫化影响很小。再者，类似其它矿体采场，因为采场充填胶面质量差，采场出矿时，底板充填体被破坏而导致充填体混入矿石被铲出的情况偶见。不过目前来看，一般情况下充填面被破坏的面积和厚度均较小，计算采场贫化率常常忽略。因此Sh210#a回采时引起矿石贫化的混入物基本上是矿体围岩，正如表1和表2中所统计。

表2 2003年～2012年度Sh210#a与采矿车间总贫化统计

2.2 废石混入途径

Sh210#a采场废石混入矿石造成贫化主要有如下几种情况。

(1) 在采场拉底巷或探矿巷掘进施工过程中，由于矿体宽度小于出矿通道宽度时(生产中要求矿体最小可采厚度为1 m，小于1 m时要求矿体米百分品位大于3%，目前出矿通道一般要求3.00 m宽)，必然采下矿体上或下盘的围岩造成贫化。若考虑Sh210#a的倾斜角度一般约为70°，则理想情况小，只有当矿体水平宽度大于4.5 m，才能保证在矿体内施工掘进巷道时，可以不采下废石，确保不造成贫化。

(2) 在采场找边和压顶时，由于矿体夹废石(只有当夹石大于2 m时，才考虑剔除)或矿体围岩受爆破影响同矿石一起采下，或者是采场放完炮后铲出矿石前采场顶板安全处理下的废石混入矿石，造成贫化。

图12012年末Sh210#a垂直纵投影

(3) 类似其它矿体采场，考虑安全，采场废石通道和天井联道与采场顶板矿石没有分采，而是一同压下，矿灰交界处铲出矿石时容易混入废石造成贫化。

(4) 暂堆的矿石大块中混入废石，也会引起贫化。

在实际生产中可见，采场压顶时矿体上盘围岩冒落混入矿石是Sh210#a采场贫化的主要因素，其次为拉底巷或探矿巷掘进时因矿体较薄而采下废石。

2.3 矿体形态对贫损的影响

2.3.1 矿体厚度(水平宽度)对贫化的影响

Sh210#a与其它矿体最大区别就在形态上。其它矿体大都附着于断层(F3、 F102或F4)上，矿体厚大(常达五六十米，甚至上百米)，走向和倾向上变化较大，矿体形态也较复杂。而Sh210#a却很例外，呈狭长条带状，矿体厚度不大，只有几米(一般小于6 m)，厚度比较稳定，而且在走向和倾向上矿体延伸大。正是由于矿体厚度小的客观因素，决定了Sh210#a采场沿走向布置，这样采场回采时矿体上下盘围岩暴露面积就很大，增加了围岩冒落的可能性。另外，从该采场贫化率(不考虑充填体对矿石贫化的影响)的计算公式c=2.74b/(4a+2.74b)(其中c为采场贫化率，a为采场矿体平均厚度，b为采场采下废石平均厚度，矿石比重4.0 t/m3，废石比重2.74 t/m3)来看，当采下围岩厚度已定时，采场矿体厚度越小，其贫化率越大。这也是Sh210#a采场较其它矿体采场贫化率大得多的客观原因。

2.3.2 矿体倾角对贫化的影响

Sh210#a呈细长条带状顺层产出于D2db地层中，产状基本与围岩一致，倾角一般为60°～80°，局部矿体倾斜较缓处达40°。实际生产可见，当矿体厚度较小，其水平宽度小于出矿通道宽度且矿体较缓时，在施工掘进探矿和采场拉底巷时会采下较大幅度的围岩。同时在在采场找边和压顶过程中，矿体较缓时其上盘围岩也容易因重力作用而冒落造成贫化。

2.4 矿体围岩对贫化的影响

Sh210#a的围岩D2db地层为条带瘤状灰岩，现场见其与矿体相邻部位，节理裂隙发育，尤其是顺层裂隙更甚，而且裂隙面两侧的矿岩均含较高泥炭质。因此受采场爆破和长时间大面积暴露影响，特别是遇水作用后，极易发生冒落，混入矿石造成贫化。

3 减少贫化的措施

Sh210#a矿体围岩及夹石被采下混入矿石是造成贫化的主要原因。由表2可知，2006年及其之前，该矿体采场贫化率均大于23%，2007年及其之后，采场贫化率明显降低，基本小于18%。应该说，Sh210#a厚度变化不大，贫化率下降主要是采取了如下一些有效措施的结果。

3.1 锚护或单边结顶支护上盘围岩

Sh210#a采场上盘围岩在生产中受爆破影响和自身重力作用极易发生冒落，带来安全隐患。为了保证生产安全，2007年开始对上盘围岩采取了锚护措施。具体做法是，首先在找边过程中或压顶前用锚杆从垂直方向对上盘围岩锚护，保护采场上盘围岩的根部不被破坏。其次在采场压顶推进过程中,在检查处理完顶板及边帮的松石后，再用锚杆或者锚杆配合钢丝绳锚护压顶揭露的上盘围岩，减少其冒落。另外，在局部矿体较缓处，采场进场找边前先立单边模对上盘围岩充填结顶，防止其冒落。这两项措施不但降低了安全风险，同时也大大降低了贫化。从Sh210#a采场年度统计表可知，其一次贫化率从2007年前的大于23%降低到2007年后的小于18%，可见采取这两项安全措施带来的采场贫化率降低的效果。

3.2 控制采场空高和顶板形态

生产前期，Sh210#a采场的分层设计与其它矿体采场一样，找边高度为3 m，空场高度6 m，但由于多种因素作用，空场高度常常大于6 m。这样，上盘围岩暴露面积大，带来了较大的安全风险。后期采场找边高度改为2.8 m，空场高度5.0 m，并且要求采取光面爆破控制顶板成“人”字形(即将采场顶板控制成一个倾向与围岩倾向相反的斜面，两倾斜面组合类似“人”字形)。这一措施有利于减少上盘围岩冒落，使回采工作更加安全，同时也降低矿石贫化。

3.3 大小铲车配合出矿

早期在-240 m以上中段，Sh210#a采场采用普通分层充填法采矿，铲运机被封闭在采场内使用，直到该采场结束。而后期-280 m及其以下中段sh210#a采场均采取上向盘区分层充填法采矿，铲运机可以通过盘区斜坡道、分段平巷及采场进路进入各采场分层铲矿，为大小铲运机配合出矿提供了有利条件。在采场掘进找边压顶时，矿体厚大处，可用大铲车出矿；而当矿体厚度较小时，可用小铲车出矿，这时可缩小铲运机通道宽度，减少围岩采下幅度，从而降低贫化。

3.4 加强分采分出

与其它矿体采场一样，降低该矿体采场的贫化还应注意以下几点。

(1) 当矿体有夹废石，而且废石厚度不足以做分采设计时，可以在布置炮眼时将夹石打成大块，以便采场铲矿时将其分出。

(2) 采场废石通道、天井联道必须做好分采分出或留场工作，保证该部分废石不混入矿石造成贫化。

(3) 加强矿石、废石堆放的分开管理，采场矿石大块与留场暂堆废石必须定点分开堆放，以免造成二次贫化。

4 结 论

Sh210#a采场回采实践证明，上盘围岩锚护、采场单边结顶、“人”字形采场顶板形态和采场空高控制等措施，既有利于Sh210#a采场的安全生产，又有利于降低矿石贫化，在生产中具有积极意义，对其它类似矿体的生产有借鉴意义，应该充分发挥加以利用。

参考文献：

[1]凡口铅锌矿采矿车间地质科.凡口铅锌矿地质调查报告[R].韶关：中金岭南凡口铅锌矿，1968：10-15.

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