铜坑矿三级矿量失衡的原因及对策

张绍国

(广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西南丹县 547205)

铜坑矿三级矿量失衡的原因及对策

张绍国

(广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西南丹县 547205)

三级矿量失衡是影响铜坑矿井下采矿生产的重要因素。通过井下实地调查和项目研究，发现矿量失衡的主要原因是矿山系统满负荷生产、早期回采顺序错乱、地压活动强烈、机械设备老化等。为了实现大规模生产，在三级矿量管理研究与实践基础上，提出了做好微震监测、实施采空区充填、引进先进设备和加强专项技术攻关等对策措施。

铜坑矿；三级矿量；原因分析；对策

0 前 言

地下矿山三级矿量平衡是矿山企业正常生产的重要指标，国内许多矿山为了完成繁重的生产任务，不得不实行大规模立体开采，空区未充填，因此岩矿体发生破碎和垮落，一些运输巷道下沉或堵塞，导致生产矿量不平衡，采出矿工作艰难。在矿山三级矿量管理方面，专门的研究和公布的成果较少，国内先后有陈毓川[1]、蔡明海[2]、陈何[3]等开展了许多研究工作。为了解决生产难题，铜坑矿与长沙矿山研究院有限责任公司、北京矿冶研究院等科研院校合作，开展了《地下金属矿山复杂难采二步资源大规模采矿新技术》、《92号矿体顶板稳定性与承压区安全开采监控》等科研项目。

1 铜坑矿生产概况与三级矿量现状

1.1 矿山基本情况

铜坑矿地处广西大厂矿田西矿带，是华锡集团的主体矿山[4]。矿区位于广西南丹县大厂镇，以锡多金属矿丰富而著称。于1967年由长沙有色设计研究院开始设计，1981年6月正式投产，经过多年建设，现已形成完善的生产工艺系统。矿山开拓系统为侧翼式主、副井、风井和主斜坡道联合开拓，早期采矿方法为房柱法和留矿法，现为崩落法。矿山设计生产规模为240万t/a，目前矿山实际生产能力已达到227万t/a，承担华锡集团车河选厂和长坡选厂的供矿任务。

1.2 三级矿量现状

铜坑矿建矿初期开采细脉带矿体，由于矿体含硫高发生自燃而停采，继而开采下部91号富矿体，生产规模约60万t/a，矿房采空后用棒磨砂充填，回采率较高。至2000年，91号富矿体资源枯竭，转入了92号特大型锡矿体的开采[5]。由于92号矿体品位相对较低，有色金属价格低迷，企业经营困难，因此不得不扩大生产[6]，年采出矿量达220万t，因成本过高而未进行空区充填。一般而言，地下矿山开拓矿量的保有期应为3 a左右，采准矿量1 a以上，备采矿量0.5 a以上。然而，近十多年来，铜坑矿三级矿量严重失衡，生产组织十分艰难。

2 三级矿量失衡的原因

(1)超能力生产，回采顺序错乱。铜坑矿是华锡集团的主要供矿基地，从经营角度出发，为了企业的生存，只能让系统满负荷运转和超能力生产。铜坑矿三大矿体垂直分布，在开采92号矿体的同时，尽量回采上部的细脉带矿体和91号矿体，这就形成了“上下齐动，左右开弓”的局面[7]。另外，由于成本因素，如455m水平矿柱群二采区，早期因地质品位相对较低而未采，待附近采场开采结束后，形成了一个孤岛，虽然开拓矿量和采准矿量仍然存在，但因安全问题，难以形成备采矿量。

(2)空区未充填，地压活动强烈。由于对采空区未进行充填，开采技术条件复杂，所以采用崩落采矿法，如图1所示，放顶后会贯通上部的细脉带空区和火区[7]，火烧灰扩散蔓延快，撒水降温后，局部出现火烧灰与矿石一起流动的现象。地压活动频繁，备采工程破坏大，如455m水平T504采场，201＃勘探线等区域发生底板下沉。井下施工安全条件差，影响了施工进度，如二采区已完成大部份采准施工，前期受地压活动影响，方案不得不重新调整。

(3)机械设备老化，作业效率低。铜坑矿整个生产系统建成于上世纪，近几年来虽然做了一些改造工程，但机械设备老化现象严重，新的设备购进较少。作业效率低，如掘进用的凿岩台车较少，掘进速度较慢。

(4)施工队伍的技术不规范。铜坑矿过去设置有掘进工区，巷道掘进由掘进工区专门负责，钻工都富有经验，施工质量可靠。掘进工区撤消后，现在的采掘施工队管理水平低，人员流动频繁，钻工技能低，掘进工程质量不达标，影响了进度。凿岩方面，劳动组织不合理，台班丢失严重，备采进度慢，不能按时完成，采场准备过慢，备采矿量不足。

3 三级矿量平衡的对策

3.1 综合考虑，周密计划

合理规划各矿体资源的开采，崩落区遵循自上而下的顺序开采[8]，从垮落区向外围辐射回采，正确处理生产和安全、环保的关系，落实各项安全、环保技术措施。针对存在的问题和薄弱环节，加强矿山科研工作，攻克生产技术难题，推广使用行之有效的新技术、新工艺、新设备，不断提高矿山生产技术水平，促进矿山生产的发展。提高设计的效率和质量，确保每个季度完成采准、备采设计量达60万t。成立设计专题小组，加强设计的指导，制定考核激励办法，部分采矿设计可以采取外包方式完成。加强维护6大系统，继续做好地压监测监控，持续建设二级安全生产标准化矿山，做好通风检测及监控工作，确保安全生产投入。

3.2 更新装备，提高效率

(1)继续推广液压掘进凿岩台车，提高掘进效率。实行掘进、出渣和拉运等相关工序一体承包，提高掘进进度。提高生产协调力度，确保风、水、电供应的正常。

(2)引进或改造凿岩设备，使之适合于低矮巷道的凿岩工作。淘汰落后的YQ－100B钻机，提高凿岩效率，为下向充填孔凿岩准备。

(3)引进撬毛台车、现场混装乳化炸药车。随着开采水平下移，岩层层理发育，受爆破震动、地压活动影响，巷道稳固性差，松石滑板多，采用人工处理方式劳动强度大、危险系数高，通过引进撬毛台车可以减少危险系数。根据爆破器材管理规定及施工人员安全，需增加现场混装乳化炸药车确保施工安全、提高装药效率。

(4)对影响生产的老旧设备及时更换到位，计划新增加2台阿特拉斯铲运机及8台20 t井下运矿车，确保供矿工作稳定、持续。淘汰高能耗的设备，对井下各水泵房的多级离心泵组进行更新。根据国家相关法令，对电缆等设施更换为阻燃型。

3.3 实施充填，巩固安全

随着低成本充填工艺技术的进步，目前92号矿体具备了充填法开采的条件，通过采矿方法变革，由崩落法转为充填法[9]，可以较大幅度提高92号矿体的回收率。尽快完成充填系统建设，逐步完善深部、四、六盘区充填法采矿区域的开采规划。现有采空区约5万m3未进行胶结充填或膏体充填接顶，为了控制地压，安全高效回采周边矿体，需对其采空区进行固化充填、接顶，故加快充填系统建设和井下主充填管路网的掘进、布设，为各中段采空区充填提供保障。崩落转充填法采矿补充的开拓工程约3万m3，需在3～5年内完成，工程量较大，给排废系统和运输提升系统带来很大的压力，各中段采空区不均衡时采取斜道拉运废石方法实现，同时加快充填系统相关工程建设工作。

3.4 科技创新，攻克难题

近几年来，结合铜坑矿生产实际进行了相关技术研究，《高应力条件下矿柱群安全开采技术研究》、《92号矿体顶板稳定性与承压区安全开采监控》等科研成果的应用，成功解决了92＃矿柱群一采区的回采难题，为三级矿量平衡创造了条件。由此表明，依靠科技进步和先进装备，是从源头上控制安全风险，从根本上提升安全保障能力的有效措施。今后，还应加强科技研究和实际应用，如利用3DMine软件建立空区、垮落区模型，通过微震监测与地压监控，进行危险预警，提高可采矿量的贮备、合理开发和利用资源，是切实可行的。

4 结 论

(1)矿体垮落、岩层破碎及运输巷道遭到破坏是造成铜坑矿三级矿量失衡的重要因素，只有做好采空区的充填工作[10]，才能从根本上保障三级矿量的平衡。

(2)实施探采结合，利用探矿巷道做采矿出矿穿脉，既节省成本，又可缩短采场的开采周期。

(3)长沙矿山研究院微震监测技术在我矿应用多年，如405水平二采区等垮落险情均得到了提前预报，防患于未然，有效地保护了可采矿量和三级矿量平衡，值得深入研究和推广应用。

(4)为了更好地做好三级矿量平衡工作，需要加强生产管理和技术改进，加强科技人才培养，通过专业培训、学术会议交流等方式取长补短，提高从业人员水平。同时，树立尊师重道的学风，发挥资深工程师的优势，以老带新，让“会的人愿意教，不会的人希望学”，见贤思齐，共同进步，从整体上提高技术队伍的业务素质，搞好矿山各项工作。

[1]陈毓川，黄民智，徐 珏，等.大厂锡矿地质[M].北京:地质出版社，1993.

[2]蔡明海，毛景文，梁 婷，等.大厂锡多金属矿田铜坑长坡矿床流体包裹体研究[J].矿床地质.2005，24(3):228-241.

[3]陈 何，韦方景.铜坑矿细脉带特大事故隐患区火区治理技术与工程实施[J].中国矿业，2009，18(11):52-55.

[4]范森葵，伍永田，王明艳.广西大厂矿田矿床分布规律与找矿方向[J].矿产与地质，2008，22(6):520-524.

[5]秦德先，洪 托，田毓龙，等.广西大厂锡矿92号矿体矿床地质与技术经济[M].北京:地质出版社，2001.

[6]许远清，魏宏炼.大厂铜坑92＃矿体开采贫化损失的原因及对策[J].采矿技术，2012，12(2):17-34.

[7]韦方景，陈 何.铜坑矿细脉带特大事故隐患区环境监测与控制技术[J].有色金属(矿山部分)，2009，61(4):62-65.

[8]王文杰，任凤玉.无底柱分段崩落法矿石贫化原因分析[J].中国矿业.2008，17(3):69-72.

[9]周爱民.中国充填技术概述[J].矿业研究与开发，2004，24: 1-7.

[10]许远清，陈庆发，韦方景.铜坑矿矿产资源综合利用和找矿潜力[J].中国矿业，2014，23(2):63-66.

2015-06-02)

张绍国(1967－)，男，湖南沅江人，硕士，采矿高级工程师，主要从事矿山生产技术管理工作，Email:zhangshaoguo123＠163.com。