老厂分公司缓倾斜薄矿体采矿设计

江 波 李志宏

(1.云南锡业集团有限责任公司研究设计院；2.云南锡业股份有限公司老厂分公司)

老厂分公司缓倾斜薄矿体采矿设计

江 波1李志宏2

(1.云南锡业集团有限责任公司研究设计院；2.云南锡业股份有限公司老厂分公司)

分析了老厂分公司29#矿群的开采技术条件，开展了缓倾斜薄矿体采矿方法的设计，详细介绍了回采工艺和主要技术指标。试验结果表明，所选择的采矿方法具有工艺简单、安全性高、采准工程量少、生产成本低等优点，实现了该矿体安全、高效、经济开采的技术目标。

缓倾斜薄矿体 开采条件 采矿设计

老厂分公司是云南锡业股份有限公司主要的矿山原料生产单位，其29#矿群位于老厂矿田东部，竹叶山矿段北部，黄泥洞断裂以东，蒙子庙断裂以北。矿体赋存于1 967～1 800 m中段，埋深580 m。矿石自然类型属原生矿石，局部由于受后期氧化作用形成氧化矿。按元素组合可分为含锡硫化矿石和含锡、铜硫化矿石两类。29#矿群保有总矿量185.5万t，锡金属17 600 t，锡品位0.95%；铜金属11 400 t，铜品位0.71%，是以锡为主要产品的低品位矿床[1]。

29#矿群上盘围岩主要为大理岩和灰质白云岩，围岩完整性一般，岩石松散松软，常含弱的风化裂隙水，矿体上盘中等稳固至不稳固；矿体下盘主要为花岗岩，除少量完整外，与矿体接触部位大多呈风化、半风化状态，下盘不稳固。由于采场以及围岩松散且含水丰富，出矿系统布置困难，导致铲运机运输距离大，采场生产能力低；岩石稳固性差，随着回采空区的逐渐形成，围岩的混入导致贫化以及损失率均较大，给大规模、安全、高效开采带来了难度。因此，必须开展采矿方法设计研究，以适应矿山安全、高效的要求。

1 开采技术条件

1.1 矿体赋存特征

29#矿群赋存于凉山突起的北西凹陷带北坡(南高北低的花岗岩缓坡带)与碳酸盐岩地层接触部位，北部与老银厂突起的东西向岩舌相接。矿体呈层状、似层状、脉状产出，主要产于花岗岩与碳酸盐类岩石的接触带上，为岩浆期后热液接触带铜、锡多金属硫化物矿床。

1.2 工程地质特征

矿体属花岗岩与碳酸盐岩接触带的硫化矿(局部为氧化矿)，矿石类型、围岩性质主要有大理岩、花岗岩、硫化矿、氧化矿等，可分为松散软弱岩组和块状坚硬半坚硬岩组两类，其物理力学参数见表1。

表1 矿岩物理力学性能参数

本地区地层岩性较复杂，岩体结构以整块或厚层状结构为主，岩石强度较高，但岩溶作用较强，有软弱层和蚀变带存在，地质构造发育，局部破碎带含水，稳定性较差，因此，矿床工程地质条件属于可溶盐岩类为主的中等类型。

1.3 井巷围岩稳固性评价

矿体产于花岗岩碳酸盐岩接触带，呈层状、似层状、脉状产出，赋存于大理岩和花岗岩接触带。岩石类型主要有大理岩、硫化矿、花岗岩等，除花岗岩泥化蚀变带外，基本属于硬质岩类，抗压强度高，岩石稳固性好。

当矿体顶底板岩石为大理岩、白云质大理岩时，岩石稳固性好，除部分含泥质岩石蚀变后有一定泥化现象及靠近角砾岩带需要支护外，其余均可不支护或只作简单支护；当矿体顶底板为花岗岩时，接触界面因岩石泥化多具碎粒状至黏土状结构，且含有弱裂隙孔隙水，不易建立顶底板结构，属于稳固性较差岩类。

1.4 矿区水文地质

矿床处区域性红河与南盘江支流的泸江水系之间的地表分水岭地带，地势西高东低，地表高程1 967.0～2 575.16 m，相对高差608.16 m，属深切割的中山地形。区内地表无河流及湖泊，大气降雨后通过地表岩溶渗漏转化成地下水。地下水在沿溶洞、裂隙渗透运移过程中，如遇坑道及钻孔揭露，即直接涌入坑内成为矿坑水；向下渗透、迁移的地下水经一定距离的迳流后，汇集于老厂背阴山冲暗河系统，向矿区南部的红河排泄。

2 采矿方法设计

2.1 采矿方法选择

根据29#矿群的开采技术条件，经过综合对比后，优选出有底柱分段空场法、房柱法两个采矿方法。当矿体厚度大于10 m时采用有底柱分段空场法，当矿体厚度小于10 m时采用房柱法。分段空场法为主要采矿方法，见图1。

图1 有底柱分段空场法

优选出的采矿方案具有以下特点：①生产能力大，采用中深孔落矿，堑沟受矿，铲运机出矿，可保证采场生产能力大，且分段空场法两侧矿段可以同时回采，房柱法则按回采顺序依次开采，整个矿体的采准、切割、回采可以采取平行作业方式，矿群的整体生产能力将大大提高；②采场作业安全，29#矿群围岩条件差，易出现顶板冒落，安全隐患大，无法有效保证顶底板下的作业安全，因此，采用底部结构或留间柱的形式，可以实现安全生产的目的；③采用后退式回采，按步距进行崩矿回采作业，大大减少了铲运机在采空区下的底部结构中的作业时间，也降低了作业风险，当采空区形成后，顶部冒落的围岩将积压在剥落矿石之上，后退式回采能最大程度地降低矿石的贫化率和损失率。

2.2 分段空场法回采工艺[2-4]

(1)采场结构参数。阶段高度50 m，分段高度6～8 m；采场沿矿体走向布置，采场(矿块)以采区划分为4个盘区；矿房长度23～65 m，矿房间距5～8 m，底柱高度7～8 m，巷道规格3 m×3 m，溜井规格2 m×2 m，矿柱规格3 m×3 m。

采场底部结构按矿体的产状和倾向布置在2个分层中，出矿平巷长7 m，间距9 m，斗颈高1.5 m，斗颈规格2 m×2 m，漏斗高3.5 m。

(2)采准切割。将分段主进路布置在脉外，从分段平巷开始施工，在主进路中施工联络道和运输平巷(矿房进路)，出矿短巷交错式布置在运输平巷两侧，在运输平巷中施工出矿短巷。利用现有的1 900 m 中段形成1 900 m西主沿、2901西一支和西二支、2902西二支和西三支作为阶段运输平巷，向上施工溜矿井联接各分段，铲运机可将矿石直接卸入溜井。

(3)回采顺序。矿体的回采顺序由上向下按分段顺序进行回采，矿房的回采顺序由上至下、由西向东按步距退采。

(4)凿岩爆破。在分段凿岩平巷内进行中深孔施工，矿厚大于10 m时采用YGZ-90型钻机施工，中孔落矿，孔径90 mm，边孔角5°，排距1.8～2 m，孔底距2.8 m，孔深12 m；矿厚小于8 m时采用YT-28型气腿凿岩机进行浅眼落矿，孔径40～45 mm，炮孔最小抵抗线为1.5 m，孔底距为1.8～2.2 m，炮孔密集系数为1.2～1.5，崩矿步距1.8～3 m，进路式回采时崩矿步距不超过5 m。崩矿时应采取措施，避免破坏回采进路的顶板，保护好“眉线”的稳固。爆破采用人工装药方式，选用φ80 mm、φ32～35 mm的2#岩石销铵炸药，采用非电导爆管和导爆索相结合的起爆方式，多排炮孔分别爆破落矿。矿石合格块度为350 mm，个别大块在采场内进行二次破碎。

(5)矿石运搬。当矿体厚度小于8 m时，利用进路全宽一次出完；矿体厚度大于8 m时，利用底柱内的运输平巷和装矿平巷，采用 2 m3柴油铲运机或电动铲运机出矿。运距在200 m以内可直接倒溜井，铲运机的出矿量为200～300 t/(d·台)，年出矿量可达7万～10万t，且电动铲运机产生废气少，有利于改善作业环境，减小通风压力。

(6)废石充填。①为了确保废石不出坑，做到绿色开采，并降低生产成本，在1 900 m中段向下掘进,建立块石充填系统，充填井容量约45 m3；②将1 900 m 中段探矿工程掘进的废石充填到需要的矿房内；③1 967 m中段掘进的废石，运到1 952～1 967 m 回风充填井内，充填到需要的矿房内；④采场建设时优先对最近、矿体厚度在5 m以下的矿房进行回采，然后将废石铲运至采完的矿房进行充填。

(7)顶板管理及采空区处理。由于29#矿群矿岩节理裂隙发育，故采用喷锚支护方式对巷道支护，局部采用工字钢支护或C25～C30混凝土浇灌。矿房进路和运输平巷用锚杆对顶板支护，局部松散区域采用锚网支护，网度为1.0 m×1.0 m。

采空区充填块石时，必须由上至下进行，并有专人监护，充填工作可滞后2～3个回采步距；矿房进路出矿作业时，必须在进路中均匀铲装，同时对冒落或已充填的采空区和进路进行封闭。

3 主要技术经济指标[5]

主要技术经济指标见表2。

表2 采矿主要技术经济指标

4 结 语

由于岩石稳固性差，随着回采空区的逐渐形成，围岩混入，导致贫化率、损失率有所增大，而且由于工程揭露矿体形态局部发生变化，原有出矿系统由于距离过远而严重制约了出矿工作。因此，必须加快采场的回采力度、做好采场接替工作，确保生产能力持续稳定；加强29#矿群生产系统采矿方法及工艺的优化，保证生产安全，提高生产效率；加强对采场贫化损失的现场监管力度和跟踪管理，确保分采分运和出矿的品质。

[1] 王丽红，陈日辉，叶加冕，等.老厂29#矿群通风系统分析[J].矿冶，2013,22(2)：49-51.

[2] 解世俊．金属矿床地下开采[M]．北京：冶金工业出版社，1992．

[3] 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．

[4] 中南大学，云南锡业股份有限公司.老厂分矿29-4#矿体报告[R].个旧：云南锡业集团有限责任公司老厂分矿，2011.

[5] 云锡公司老厂分公司.29#矿群1900～1950 m采矿设计说明[R].个旧：云南锡业集团有限责任公司老厂分矿，2010.

2015-05-10)

江 波(1964—)，男，副院长，高级工程师，661000 云南省个旧市个金路98号。