冬瓜山铜矿大团山矿段大盘区连续开采探讨

王成胜

(安徽省铜陵有色金属集团控股有限公司冬瓜山铜矿， 安徽铜陵市 244000)

冬瓜山铜矿大团山矿段大盘区连续开采探讨

王成胜

(安徽省铜陵有色金属集团控股有限公司冬瓜山铜矿， 安徽铜陵市 244000)

根据大盘区连续开采工艺在大团山矿段的生产实践，对该矿段－730m中段以上矿体采矿方案进行总结与探讨，提出了优化图纸设计及加强生产管理，提升经济技术指标、控制地压的办法。

盘区连续开采；采矿方法；开采顺序；地压管理

1 开采技术条件

大团山矿床作为冬瓜山铜矿老区的主要生产矿段，设计生产能力为2200 t/d[1]，实际生产能力可达2500～3000 t/d，是冬瓜山铜矿重要的生产矿段，亦是冬瓜山主矿体生产能力的重要补充。

1.1 地质概况

大团山矿床赋存于三叠系下统至二叠系上统大隆组各层位，主矿体赋存于三叠系下统小凉亭组下部，其产状与围岩基本一致，走向北东30°～35°，倾向南东，倾角35°～50°，局部偏陡70°，主矿体走向长830m，斜深最大652m，最小45m，平均453.67m，工程见矿厚度最大69.47m，最小1.35m，平均29.65m。矿体形态较简单，呈“似层状”。赋存标高－316～－788m。金属矿物主要为黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿，主矿体铜平均品位为0.99%，厚度变化系数73%，品位变化系数74%。矿石工业类型为单铜原生硫化矿石，矿石自然类型主要为含铜矽卡岩、含铜角岩，以及二者互层或夹层等。矿床成因类型为层控式矽卡岩型矿床[2]。

1.2 大团山矿段盘区划分及开采现状

大团山矿段采用大盘区开采模式，以23线、27线、31A线、35线矿柱为界，划分为I＃～V＃盘区，如图1所示。I＃盘区宽50m，II＃盘区宽75m，III＃、IV＃盘区宽90m，V＃盘区宽70m，而盘区间矿柱宽30m。

I＃盘区、II＃盘区及23线矿柱的－490m中段以上矿段已回采结束，这两个大盘区及其间的23线矿柱形成的采空区连成一个整体。目前正处在充填阶段，已充填至－440m，预计充填工作将在2015年结束。

如图2所示，III＃盘区上盘－460m至－410m存在着早期采矿活动形成的老采空区，为了控制地压，III＃盘区沿倾向在－520m及－565m上下设置了2个盘区内的隔离矿柱。－520m中段上下的隔离矿柱宽度为20m，将－580m中段以上矿段的回采一分为二；而－565m中段的隔离矿柱又将III＃盘区－580m以上矿段和－580m以下矿段的回采间隔开。目前底部结构在－565m的部分已经回采完毕，正处于充填阶段，而III＃盘区－580m以下矿段的采准。工程正在施工，待－565m至－490m区间充填完毕，即可回采－580m以下矿段，为保障产量的稳定创造良好条件。

与III＃盘区相类似，IV＃、V＃盘区内设计有25m的间柱将－670m以上矿段隔离成2个相对独立部分。其中IV＃盘区隔离矿柱上盘(－565m至－460m)已经回采并充填结束，V＃盘区隔离矿柱上盘(－565m至－460m)回采结束。IV＃、V＃盘区之间的35线矿柱(－565m至－460m)正在回采，待35线矿柱回采结束，将与V＃盘区一道充填。

2 －580m中段以下矿段开采方案

－730m中段主运输巷道开拓以前，大团山矿段的主运输水平处于－580m中段，故而大团山矿段的回采分为－580m中段以上矿段的回采和－580m中段以下矿段的回采两部分。

大团山－580m中段以上矿段的回采已近尾声，主要采用中深孔和深孔阶段空场嗣后充填采矿法回采。由于其上存在着老采空区[3]，回采时很多工作面都和老采空区连通，在作充填相关设计时，一定要做好老采空区资料的收集工作，以保证充填钻孔孔底落点处于采空区的高点处，从而保障充填效果。

2.1 采矿方法选择

根据大团山矿段的开采技术条件、矿山设备、开采技术水平、采空区管理水平以及－580m中段上下盘矿体回采的延续性，认为－580m以下矿段选择阶段空场嗣后充填法是合适的。

2.1.1 底部结构及采场布置

图1 大团山垂直纵投影

由于无轨设备施工以及堑沟式底部结构出矿的高效率，采用堑沟式的底部结构，进路一般要保证有14m，保证出矿时铲运机完全进入堑沟进路，以利于铲运车的使用和设备的维护。

盘区内采场沿矿体走向布置，采场长度即为盘区长度，宽度取适宜值，取决于矿体的倾角以及盘区内隔离矿柱的设置。

2.1.2 采场硐室的布置

根据矿体厚度的不同，采场硐室分别采用中深孔和深孔两种形式。

对于中深孔回采，由于大团山采用的钻孔设备为T90机，孔径68mm，中深孔硐室规格为2.8m× 2.8m，分层高度一般在10～12m，控制中深孔孔深不超过15m，以便保证爆破效果。孔网参数为:孔底距1.5～1.8m，排间距为1.4m。

对于深孔回采而言，大团山采用的钻孔设备为T150机，孔径165mm，深孔硐室规格为(4.6～5.4m)×3.5m，根据矿体厚度，同时考虑到T150设备钻孔的偏斜率，分层高度一般在30～50m。根据我矿生产的实践，深孔孔网参数:炮孔间距2.8～3.5m，炮孔排距为2.8～3.2m。同时，为了保证爆破效果，出矿堑沟的切割天井延伸至深孔硐室，为深孔硐室的拉槽提供自由面。

2.1.3 回采工作及出矿

采场回采时，先在矿体厚大处以切割天井为自由面进行拉槽，形成一定宽度的拉槽区域，再进行侧向爆破大量崩落矿石。

大团山矿段采用3m3电动铲运机进行出矿，出矿能力可达800 t/台班[5]，大团山矿床－580m以下二个盘区同时投入生产，2200 t/d的生产能力完全能够得到保障。

2.2 提升、运输系统

人员、设备和材料由副井提升，矿石由主井提升，废石由辅井提升。

主运输系统设于－730m中段，矿石由10 t电机车牵引4m3底侧卸式矿车运到新主溜井(－730～－875m)，在－875m转运至－920m破碎后，通过－962m胶带机送到箕斗计量硐室，装箕斗后经主井提升至地表矿仓。

－580m以下废石由铲运机铲运到废石溜井至－670m中段，卸入新溜井(－670～－730m)至－730m中段，再运至新主溜井(－730～－790m)，由卡车运送到冬瓜山二步骤回采充填采场，或辅助井卸载站，从辅井提升至地表。

图2 大团山29线剖面图(III＃盘区)

3 存在的问题及建议

笔者认为大盘区连续开采存在以下两个较为突出的问题。

3.1 矿石损失与贫化

采用大盘区开采工艺，矿石损失与贫化的主要原因有如下几点:

(1)由于矿山生产的复杂性，往往有些地段的钻探工程会滞后于采矿进度，由于工程揭露和钻探工程的进展，导致局部地段矿体变动较大，很多时候会造成永久性的矿石贫化或损失。

(2)采用大盘区连续开采工艺，回采的周期往往较长。有时采空区停留时间过久，其上方和侧帮的岩石会冒落，而相应的堑沟有可能会承担后续的出矿任务，这样，即使相应堑沟前期爆破崩落的矿石已被出尽，由于后采下的矿石需要该条堑沟继续出矿，矿石中存在大量废石的混入，将会很明显地降低采出矿石的品位，造成矿石贫化现象。这一点，可以从图2中明显看出，III＃盘区在－527m水平有两条堑沟，其中1＃堑沟已回采完毕，2＃堑沟尚未开采。等到2＃堑沟及其上相应的深孔采场进行回采时，其爆破崩落方向是朝向1＃堑沟范围的已形成采空区，大量崩落矿石将会被动地混入冒落的空区围岩。

(3)其他原因造成的矿石损失与贫化，如采下的废石(往往堑沟可能在岩脉中布置)被运至矿石溜井造成的贫化；堑沟内废石大量混入，造成残矿无法出尽，从而引起矿石损失等。通过优化图纸设计及加强生产管理，肯定无法完全避免矿石的损失与贫化现象，但优化这两个指标是完全可以做到的。优化图纸设计，一方面在图纸设计当中，尽可能从全局着眼，局部区段设计时应首先对盘区整体进行考量，尽量使总体上的损失与贫化指标达到最优平衡；另一方面，确定回采顺序时，矿体顶板处采空区不宜过大、过久，以防止自然冒落造成大片围岩垮落而混入矿石；最后，要充分考虑到大盘区连续开采时，回采周期较长的特点，要尽量避免同一条堑沟进路出尽矿石后停留较长时间，又继续出矿的现象。加强生产管理，一方面是生产计划的管理，包括掘进进度、钻探进度及采矿进度的有理有序，这要求地测采等各矿山专业的全力配合；另一方面是日常生产的管理，包括采场爆破的管理，出矿管理等。采场爆破的严格管理避免了矿山采场爆破的无序化，不仅对控制地压有利，亦能极大程度上减少采出矿石贫化率。出矿管理包括矿、废石分出，以及某个生产阶段对堑沟进路出矿的具体要求等。

3.2 地压管理

由于大盘区连续开采活动的影响，2009年在日常生产检查中发现31A矿柱在－490，－520m中段出现开裂现象，27线矿柱在－460m中段亦有开裂现象出现。这对矿山正常生产和地压管理造成很大的困难。

为有效控制地压，笔者认为可以从以下4个方面着手。

(1)确定大团山－580m以下矿段回采总体顺序。3＃盘区位于大团山矿段的中部区域，以3＃盘区总体为大的临时矿岩柱，先回采两端盘区和矿柱，最后再对3＃盘区进行回采。对于I＃盘区、23线矿柱及II＃盘区而言，由于大团山开拓工程基本以23线始，至45线终，I＃盘区先于II＃盘区回采有利于I＃盘区出矿时通风顺畅。对于IV＃盘区、V＃盘区而言，首采IV＃盘区，这样在对V＃盘区及35线矿柱进行开采时，将间隔有IV＃盘区人工砼柱及III＃盘区临时矿岩柱，可为生产提供安全保障。大团山－580m以下矿段回采总体充填结束后顺序见图3。

图3 大团山－580m以下矿段的总体回采顺序

(2)大盘区内沿矿体倾向适当设置隔离矿柱。铜陵有色设计院的模拟研究和大团山的生产实践表明，采空区顶板暴露面积不宜超过9000m2。对于大盘区连续开采工艺而言，采空区顶板暴露面积极容易超过9000m2，这就要求沿矿体倾向适当设置隔离矿柱，以控制斜长和采空区顶板暴露面积。盘区内隔离矿柱的设置在考虑采空区顶板暴露面积的同时，还应充分考虑矿体的倾角，及局部地段品位的变化，以在安全开采的前提下，有效回收矿产资源。

(3)采场爆破顺序的确定。对于大盘区采场的开采，爆破顺序的确定，除了要满足充分的自由面、安全的通道、最大程度降低岩石垮落等要求外，还要尽可能降低采场爆破对周边工程、充填体等的影响，从而达到控制地压的目的。

(4)要加快大团山的充填工作。

大盘区连续开采、阶段空场嗣后充填法在大团山的生产实践证明，它具有回采强度大，劳动生产率高，采矿成本低，坑木消耗少，回采作业安全等优点[4]。而通过优化图纸设计、加强生产管理，能够极大提升经济技术指标，并达到控制地压的目的。大盘区连续开采、阶段空场嗣后充填法拥有很高的经济、社会效益，有极大的推广应用价值。

[1]安徽省铜陵有色设计研究院.冬瓜山铜矿大团山矿床－580m以下矿段探采工程可行性研究[R].2007，8.

[2]安徽省地质矿产局三二一队地质调查部.安徽铜陵狮子山矿区大团山铜矿床勘探报告[R].安徽:安徽省地质矿产局三二一地质队，1990.

[3]钱光荣.大团山矿段－580m以上矿体采矿方案探讨[J].金属矿山，2003(3):8-9.

[4]卢雯雯.铜绿山矿深部矿场采场结构方案及其优化研究[D].武汉:武汉科技大学，2008.

[5]安徽省铜陵有色设计研究院.铜陵有色股份冬瓜山铜矿生产能力核定报告书[R].2012，2.

2014-09-17)

王成胜(1978－)，男，安徽铜陵人，研究生，采矿工程师，主要从事采矿技术工作，Email：rain_man_＠163.com。