阿尔哈达矿区残矿回采技术实践

吴维成，王 成，郭建民，王文珉，赵 杰，李国民

（锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司，内蒙古 东乌珠穆沁旗 026300）

锡林郭勒盟山金阿尔哈达矿业有限公司位于内蒙古锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗满都镇辖区内，东乌旗的北东方向，距离东乌旗约225km。其前身为锡林郭勒盟东乌珠穆沁旗阿尔哈达铅锌矿，一座民营矿山，2010年被山东黄金收购。矿区地理坐标为东经118°51′00″～119°01′30″，北 纬 46°24′30″～46°27′00″。矿区地处内蒙古高原，海拔高度一般920～1 060m，相对高差多在100m以下，为丘陵区，地表植被发育，为大面积草原牧场。该区属典型的大陆性季风气候。现有采选能力1 500t／d，开采方式为地下开采。

1 地质概况

矿区位于东乌旗褶皱束额仁高毕复式向斜的东南翼，受多期构造运动影响，区内褶皱、断裂以及节理、劈理构造发育，后期（成矿期）构造对早期断裂构造的叠加改造作用强烈。Ⅰ号矿脉带是矿区主要的含矿脉带，该带由沿北西向断裂中一系列规模不等的断层充填矿化形成。Ⅰ号矿脉带由22个矿体组成。主要矿体走向280°～320°，倾向南西，倾角25°～53°，总体倾角43°，为缓倾斜至倾斜矿体。矿床成因类型为构造控制的中低温热液矿床。矿石工业类型为含银的铅锌硫化物矿石为主，少量的银铅锌氧化矿石。矿体的直接围岩有蚀变岩、蚀变凝灰岩、泥质板岩、断层泥、碎裂泥质板岩等，矿岩硬度f＝8～10。局部地段由于构造破碎带较宽，裂隙局部发育，互有切割，岩矿破碎，不稳固。

2 采矿过程存在的问题

阿尔哈达矿区892m和848m水平经历过民采，民采期间开采顺序不合理，矿石损失率高、资源浪费严重。尤其892m水平29～33线采场使用无底柱浅孔留矿法民采结束后，大量放矿过程中受局部地段构造破碎带影响，上盘塌落，大量废石覆盖在存窿矿上，造成放矿提前贫化，积压的大量高品位存窿矿石无法在本水平放出；空间上，存窿矿下面为848m水平采场的顶柱，848m水平采场民采后形成的采空区因暴露时间较长上盘已经塌落，影响顶柱回收，空区详细资料无法进行实测。848m水平29～33线东、西两侧采场除了顶柱、间柱外均已民采结束，29～33线848m水平采场顶柱及892m水平存窿矿处于高应力集中区，安全性差，回采难度大。另外，矿山暂不具备充填系统，对形成的空区不能进行有效充填。据此，如何安全高效、较大程度提高资源回收率，是采矿过程急需解决的问题。

3 采取的措施

首选892m水平1＃采场存窿矿及848m水平7＃采场顶柱作为研究试验对象。

3.1 试验对象对应位置关系及现状描述

892m水平1＃采场位于29～31线892～928 m，走向长度70m，宽度30m。空间上1＃采场下部对应848m水平7＃采场。1＃采场的东侧为9＃采场，9＃采场的下部对应848m水平8＃采场。1＃采场的西侧为2＃采场，2＃采场下部对应848m水平11＃采场，民采期间11＃、7＃、8＃、9＃、2＃采场只留下了间柱和顶柱。1＃采场推测存窿矿量15 000t，Pb＋Zn＝3.2%，如图1～2所示。

图1 892m水平29～33线地质平面图Fig.1 Geological plane map of line 29～33on 892mlevel

3.2 钻探控制采空区范围

在848m水平29、29A、31线使用地质钻机依次施工钻探，探测空区情况并确定顶柱回采范围，圈定顶柱可采矿量19 600t，地质品位Pb＋Zn＝3.8%，如图3所示。

图2 848m水平29～33线地质平面图Fig.2 Geological plane map of line 29～33on 848mlevel

图3 阿尔哈达矿区I号带29A线地质剖面图Fig.3 Geological section map of line 29Ain No.I zone of A’erhada Mine

3.3 采矿方法的选择及采场结构参数

3.3.1 采矿方法

采矿方法选用中深孔分段崩落法，将1＃采场存窿矿与7＃采场顶柱一并回收，矿体下盘布置铲运机道（斜坡道）机械化采准，后退式回采，挤压爆破、覆岩下出矿。

3.3.2 采场结构参数

采场沿矿体走向布置，走向长度55m，平均宽度18m，分段高度12m，回采范围29～31线。底部结构为V型堑沟受矿巷道兼凿岩巷道，V型堑沟周围布置出矿巷，使用CY－1型柴油铲运机出矿。

3.3.3 采准、切割工程

主要有下盘892～880m水平铲运机道，倾角28.5°，880m水平31线穿脉、脉外巷、切割巷、切割井、V型堑沟受矿巷道（凿岩巷道）、出矿巷，出矿巷间距8m，31线穿脉－5＃溜井联络道等。

设计采切比为13.84m／kt，工程量见表1，工程布置如图4所示。

表1 采切工程量Table 1 Preparation and cut engineering quantity

图4 880m水平29～31线地质平面图Fig.4 Geological plane map of line 29～31on 880mlevel

3.3.4 回采工艺及回采顺序

回采工艺流程主要包括穿孔—验孔—装药、联线—爆破—通风—安全检查—矿石运搬。回采顺序如下：切割天井与切割巷联合拉槽—回采炮孔落矿，由29线向31线后退式回采。穿孔凿岩采用QZ100B型凿岩机，施工垂直上向扇形中深孔，孔径d＝100mm，中等岩石中最小抵抗线根据经验公式［1－2］w ＝（30～35）d，取3.0m，扇形炮孔孔底密集系数m＝a／w，取1.0～1.2，a为扇形孔的孔底距。凿岩台效50m／台班。采用BQF—100型装药器以风压为动力进行装药，使用粉状铵油炸药。装药密度0.8g／cm3，炮孔装药量6.28kg／m，炸药单耗0.53kg／m3，如图5～6所示。

图5 切割槽剖面图Fig.5 Section map of cutting slot

图6 回采剖面图Fig.6 Profile map of the Stoping

3.4 分段毫秒延期起爆技术

892m水平东主运既是该生产水平的主要运输巷道，也是矿山通风系统的主要回风巷道，服务时间长，与爆点最近距离20m，是重点保护对象。我国《爆破安全规程》（GB6722－2003）规定，采用保护对象所在地质点峰值振动速度为矿山巷道的爆破振动判据［3－5］。

式中：V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，cm／s；Q—炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，kg；R—爆破振动安全允许距离，m；K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

可知，质点振动速度与装药量、爆破距离、地质条件等有关，在其它参数不变的情况下，质点振动速度取决于同段起爆最大药量，在不降低一次爆破总药量的前提下，降低同段起爆最大药量，是降低爆破振动效应最直接有效的方法。

式中：R＝20m，回风巷振动安全允许速度V＝25cm／s，爆区为中等稳固岩石，K＝200，a＝1.65，代入上式，计算得Qmax＝182kg。实行排内、排间毫秒延期起爆，排内延时25ms，排间延时50ms，控制同段起爆药量小于182kg，保证每段药包产生的爆破振动在安全允许范围内，实现保护回风巷的目的。

4 取得的效果

经过近一年的研究实践，解决了高应力区资源回收安全问题，实现了安全高效生产，29～31线892 m水平1＃采场存窿矿及848m水平7＃采场顶柱回收结束，出矿成本为85元／t，选矿成本为50元／t，其他成本为120元／t，采切平均成本为394.5元／t，销售价格为Pb 1 1924元／t，Zn 9 278元／t，实现利润53.8万元，主要指标完成情况见表2。

5 结论

阿尔哈达矿区民采期间开采顺序不合理，资源浪费严重，处在高应力区的存窿矿及矿柱损失较大，安全回收困难。在矿山不具备充填系统的条件下，通过施工地质钻探确定采空区范围，选用中深孔分段崩落法回采工艺，采用分段毫秒延期起爆技术，降低爆破振动效应，保护爆区周围主要巷道等技术手段和措施有效地解决了资源回收安全问题，经济、社会效益双赢，为本矿山残采生产提供了技术支持，也为同行业类似矿山提供技术借鉴。

表2 生产指标Table 2 Production indexes

［1］ 汪旭光 .爆破设计与施工［M］.北京：冶金工业出版社，2011：302－306.

［2］ 解世俊 .金属矿床地下开采［M］.2版 .北京：冶金工业出版社，2006：88－90.

［3］ 中国工程爆破协会 .爆破安全规程GB6722—2003［S］.北京：中国标准出版社，2003：42－43.

［4］ 吴维成，潘尔斌.中深孔排炮拉槽在缓倾斜破碎矿体中的应用［J］.有色金属（矿山部分），2009，61（4）：51－58.

［5］ 姚根华，陈 何 .铜坑矿地下大爆破安全技术与组织施工［J］.有色金属（矿山部分），2008，60（1）：50－51.