探采结合在锡矿山锑矿开采中的实践

翟文斌

(锡矿山闪星锑业有限责任公司，湖南冷水江 417500)

锡矿山闪星锑业有限责任公司采选厂主要开采锡矿山锑矿童家院矿床。该矿床主要矿体赋存在厚层页岩之下的佘田桥组中段石灰岩的硅化灰岩中，呈缓倾斜似层状产出，设计生产能力为15万t/a，实际生产能力达到18万t/a，矿床采用上盘竖井与斜井联合开拓，中段高度30 m。矿床生产勘探采用坑钻组合手段。目前中厚以上矿体采用胶结充填法(亦称人工壁柱房柱法)和普通房柱法开采，薄矿体则采用杆柱砂浆充填法和杆柱房柱法开采。

该矿床采用的空场回采，嗣后一次充填的开采方式，有很多探矿工程可作为开采工程利用，同时又有大量开采工程可以与生产勘探结合使用，探采结合的优势尤为明显，经过多年的实践和探索，已取得了较为成功的经验。

1 矿床地质概况

锡矿山锑矿田处于多种构造体系复合部位，并经多次不同方向、不同性质的应力作用，使构造变得非常复杂。矿床产于西部入字型断裂下盘几个次一级两端倾没的短轴背斜中。矿床大小及分布范围受背斜形态和大小所控制。主要矿体均赋存在厚110 m钙质页岩之下的佘田桥组中段石灰岩的硅化灰岩中，产状为缓倾斜。由于此段灰岩夹有多层黑色页岩，起到次屏盖层的作用，矿体也具有多层性，其形态、产状和规模也有差异。第一号矿层中的矿体，呈似层状产出，品位富，厚度变化稳定，一般为2～3 m，延长数十米至数百米。而产于第二号矿层中的矿体，也多呈似层状，但在边部、下部则呈扁豆体或不规则囊状体产出，厚1～30 m，一般7～8 m，延长数十米至数百米。再产于第三号含矿层中的矿体，有似层状，也有呈不规则的透镜体和矿囊，但在西部断裂F75、F3侧羽状裂隙发育的地段，各以层状、透镜状、矿囊状产出的矿体往往相互融合，组成以上断裂带中炭质页岩和页岩为顶板、倾角较陡、沿断裂带走向延伸的又厚又富的矿体。

2 生产勘探手段与工程布置

2.1 生产勘探手段

童家院矿床采用坑钻组合勘探手段，其主要作用为以钻代坑，用钻探取代那些采矿生产工艺不需要的坑道。坑钻组合勘探有以坑为主和以钻为主两种形式，中段平面以坑为主;中段之间以钻为主，用上山穿脉检验钻探的可靠性。

坑探的沿脉规格为2.8 m×2.6 m，穿脉规格为2.4 m×2.4 m，弯道半径12 m，如作为环形运道，弯道半径则为15 m，上山穿脉规格为2.2 m×1.8 m。

钻探选用钻深为150 m、100 m、50 m的三种坑内人造金刚石岩芯钻，在一个中段范围内，以钻代坑原则上不得低于50%，对地层、构造、矿体形态较简单，岩石完整的地段，原则上不设计上山穿脉，只设计稀疏的水平穿脉和必要的钻探硐室，以充分发挥钻探的优势。

2.2 生产勘探工程布置与网度

2.2.1 生产勘探工程布置的形式

童家院矿床生产勘探工程整体布置的形式采取平行勘探线系统。中段沿脉的布置，一般情况下布置在最下层矿体底板围岩中，与矿体走向基本平行，与矿体底板的垂直距离不小于10 m，若考虑与穿脉组成环形运道时，则沿脉距矿体底板水平距离不得小于30 m;水平穿脉按勘探线布置，在原地质勘探线间距150 m的基础上加密，其一壁与勘探线重合;上山穿脉的布置一般在水平穿脉或沿脉中进行，其一壁应与勘探线重合，上山坡度不小于50°，尽量垂直矿体倾向;钻孔的布置与勘探线保持一致，凡在沿脉钻探硐室中设计的钻孔，其方向在勘探线上;探矿巷道的规格及坡度要求，应符合矿山安全规程，探采结合的探矿巷道，应满足采矿要求。

2.2.2 生产勘探工程网度

生产勘探工程网度在地质勘探线间距150 m的基础上加密，线距37.5 m，沿走向水平穿脉间距37.5 m，沿走向上山穿脉间距60 m，沿走向钻探间距37.5 m，沿倾向间距20 m。不能利用地质勘探线的区域重新建立新的生产勘探线，线距30 m，沿走向水平穿脉间距30 m，沿走向上山穿脉间距60～120 m，沿走向钻探间距30 m，沿倾向间距20 m。

3 采矿方法特征及回采工艺

童家院矿床的主要开采技术条件是:倾角10°～25°，个别地段达30°～40°。厚度自1.5 m 至10～20 m，平均6～8 m。矿体赋存在硅化灰岩中，较稳固，f=16～18。顶板由比较稳固、中等稳固到不稳固。矿体底接触面不明显，沿矿体走向和倾向起伏较大，不规则。

目前该矿床开采采用的采矿方法有胶结充填法(亦称人工壁柱房柱法)、普通房柱法、杆柱砂浆充填法、杆柱房柱法。中厚以上矿体视品位高低和地表需要保护程度分别采用胶结充填法和普通房柱法开采，薄矿体亦视品位高低和地表需要保护程度采用杆柱砂浆充填法和杆柱房柱法开采。

3.1 各种采矿方法特征及矿块构成要素

各种采矿方法的矿块垂直走向布置，长为60 m左右。矿块结构参数则因各种采矿方法而不同。

普通房柱法和杆柱房柱法的矿块构成要素是每4～6个矿块划为一个盘区，盘区之间一般留3～4 m的连续性矿柱(矿壁)，普通房柱法矿房跨度12～15 m，房间矿柱为4 m×5 m。矿柱间距5～6 m，顶底柱宽度3 m，采场顶板不稳固时，留0.8～1.2 m的矿石护顶层。杆柱房柱法矿房跨度为8 m，房间矿柱为3～4 m，矿柱间距5～6 m，顶底柱宽度3 m，采场顶板不留矿石护顶层，直接采到不稳固的页岩层，使用锚杆护顶。

胶结充填法与杆柱砂浆充填法矿块沿走向划分为矿壁和矿房，用空场法先回采矿壁，嗣后用胶结充填料或砂浆充填料充填，待充填体达到一定的强度后，再同样用空场法回采矿房，其采空区用块石或分级尾矿充填处理。胶结充填法矿壁宽度为8 m，矿房宽度为8～10 m，杆柱砂浆充填法矿壁与矿房宽度均为6 m，两种采矿方法均不留顶底柱，其采场顶板保护与普通房柱法和杆柱房柱法相同。

3.2 采准、切割、回采工艺

胶结充填法、杆柱砂浆充填法亦称人工壁柱房柱法，它们的采准、切割、回采工艺与普通房柱法和杆柱房柱法基本相同。四种采矿方法的采准、切割工艺是每个盘区在矿体下盘布置与沿脉平行的运输巷道，与沿脉、运输穿脉形成环形运输系统。运输巷道的一侧布置放矿漏斗，每个矿房(矿壁)布置一个，其长度为5～7 m，到达矿体后，再沿矿体走向掘切割巷道，在矿体底板逆倾向掘采准上山，与上部采区回风道贯通，形成通风系统，并在采准上山的对面布置电耙绞车硐室，以安装电耙绞车运搬采场矿石。

回采以切巷和采准上山为自由面，逆矿体倾向用浅孔落矿方法进行回采，一次回采高度为2.5～3 m，凿岩采用YT－27型钻机，沿工作面全宽布置平行炮孔。爆破采用二号岩石乳化炸药，用非电导爆管半秒差延期雷管并联一次起爆。

4 开拓、采准、回采、残矿回采阶段的探采结合

4.1 开拓阶段的探采结合

开拓阶段掘进的沿脉既可作为探矿之用，又是中段主要运输道、通风主干道，是采区运输、通风、供气、供水、供电、排水的主要通道，因此，沿脉是开拓阶段探采结合的重要工程。中段水平穿脉垂直沿脉布置，一般是110.5 m或90 m布置一个探矿穿脉，按照生产勘探线间距，两个穿脉之间在沿脉中布置1至3个探矿硐室，在探矿硐室中以水平穿脉钻探代替水平穿脉坑道。水平穿脉与沿脉、盘区运输道组成环形盘区运输系统，既起探矿作用，又作为盘区采矿工程的一部分，因此，水平穿脉是探采结合工程，它们既起探矿作用，又可为采矿生产服务。

开拓阶段探采结合的步骤是采矿技术人员根据地质技术人员提供的地质预测资料拟定中段开拓方案，地质技术人员布置探矿工程，双方共同参与探采结合工程，并进行工程的施工设计。

4.2 采准阶段的探采结合

采准阶段的探采结合，是以采矿盘区为单元，属于单体性生产探矿范围。

1.采准阶段掘进的采场漏斗类似生产探矿的上山穿脉，既是采矿工程，又是探矿工程。一般在矿体底盘5～7 m的运输巷道一侧向上以60°左右的坡度掘进，掘至矿体2～3 m时，停止掘进，以低于矿体0.3～0.5 m的位置按设计方向与规格掘进左右切巷、采准上山、电耙硐室，采用人工出渣，以贯通相邻采场。

2.采准上山、切割巷道是采矿盘区的探采结合工程，切割巷道用以探明采场矿体走向位置的情况，采准上山逆矿体倾向布置，以低于矿体0.3～0.5 m掘进，用以探明矿体倾向赋存情况。采准上山的施工由测量技术人员掌握方向，地质技术人员掌握矿体底板起伏变化情况，采矿技术人员根据矿体变化情况调整设计。

3.采准切割坑道完成后，地质技术人员在采准上山中逆倾向布置坑内钻探工程，其间距为8～12 m。

4.采准切割巷道与盘区内钻探工作完成后，地质测量技术人员提供地质测量资料，重新圈定矿体，以供采矿技术人员进行回采设计。

4.3 回采阶段的探采结合

一个采矿盘区经过采准阶段的探采结合，重新圈定矿体，一般已控制了矿体的形态和质量。对于锡矿山锑矿田的矿体，因沿走向和逆倾向底板起伏较大，断裂较多，在采准切割过程中，采场仅施工了采准上山、下部切割巷道、上部回风巷，采场中沿走向和倾向位置较大范围的矿体变化仍难以控制掌握。因此，要超前施工采场矿柱之间的切割道，既可探矿，又可作爆破自由面，在中厚矿体采场最后一层回采时，必须按设计要求留好护顶，以防止损失护顶层或损失矿石。为了掌握矿体厚度，要超前打好探眼，探眼一般按采场纵向每4 m布置一排，每排3个，即两边各一个，中间一个，探孔以探到页岩顶板为止。地、测、采技术人员根据探孔资料，在采场顶板上用油漆标注修顶厚度，以防止起挖和欠挖，达到既不损坏采场顶板矿石护顶层，又减少矿石损失的目的。

4.4 残矿回采阶段的探采结合

锡矿山锑矿具有百年以上的开采历史，建国前无正规的采矿方法。建国初期采用普通房柱法和杆柱房柱法回采，留下了大量的矿柱、矿壁、顶底柱、边角矿体，矿柱、矿壁、顶底柱等残矿，周围已充分揭露，不需要重新勘探，采用混凝土柱替换法即可回采，而边角矿体的形态没有充分揭露，需要重新勘探清楚后才能回采。具体步骤是沿矿体延伸切巷作为探矿道，再在探矿道中每隔8 m逆矿体倾向掘进探矿上山，与采场上部的延伸横风巷相连。回采过程中，探矿切巷作为扒矿道，探矿上山作为采准切巷上山，做到探矿工程为采矿所用，达到探采结合的目的。

5 结论

锡矿山闪星锑业有限责任公司采选厂将生产勘探与开拓、采准、回采、残矿回采密切结合起来，避免了探矿坑道与采矿坑道各成一套而造成工程浪费，节省了大量人力、物力和资金，提高了矿山开采效率。

［1］ 王洋，易志清，祝禄发.尾矿似膏体胶结充填采矿法的研究与应用［J］. 湖南有色金属，2013，29(1):7－9.

［2］ 王运敏.现代采矿手册［M］.北京:冶金工业出版社，2011.

［3］ 曾永志，潘谨，祝禄发.块石胶结充填采矿法的研究与应用［J］. 采矿技术，2012，12(6):3 －4.

［4］ 周爱民.有色矿山采矿技术新进展［J］.采矿技术，2006，6(3):1 －7，48.