倾斜厚大矿体低贫损回采顺序优化研究*

王卫东，盛　佳，李向东，米继武

(1.嵩县金牛有限责任公司，　河南 嵩县　471401； 2.长沙矿山研究院有限责任公司，　湖南 长沙410012； 3.国家金属采矿工程技术研究中心，　湖南 长沙　410012； 4.崇礼紫金矿业有限责任公司,　河北 张家口市　076350)



倾斜厚大矿体低贫损回采顺序优化研究*

王卫东1，盛佳2,3，李向东2,3，米继武4

(1.嵩县金牛有限责任公司，河南 嵩县471401； 2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙410012； 3.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南 长沙410012； 4.崇礼紫金矿业有限责任公司,河北 张家口市076350)

摘要：针对某大型岩金矿倾斜厚大矿体开采技术条件及中段盘区矿柱采场，提出采场连续回采连续崩落与隔一采一间隔崩落2种方案。结合矿区上部空场法与下部充填法、多中段同时开采的复杂采矿环境，提出了合理的中段回采及采场顺序，合理布置与回采分段切割立槽及上盘三角矿体，可最大限度地回收地下矿产资源，为满足矿山生产能力要求及改扩建工程的衔接奠定了基础，同时可为类似条件的矿山开采提供借鉴与参考。

关键词：倾斜厚大矿体；回采顺序；崩矿落矿

0引言

缓倾斜至倾斜厚大矿体属于难采矿体类型，尤其当矿体倾角为35°～40°时，其一是因为矿体倾角不够陡，无法在采场内实现重力放矿，致使出矿工艺复杂；其二是合理的矿体回采顺序难以确定，要实现高效经济开采的难度很大。通过改变崩矿落矿方式，可实现矿石的有效运搬，而厚矿体大都划分为两步骤或多步骤回采，其合理的回采顺序将直接影响到矿体能否高效安全回采。因此，研发适合该类矿床赋存条件下的合理回采顺序，是实现高效安全开采的关键所在。

1矿山开采技术条件及采矿方法简介

1.1开采技术条件

某岩金矿床受断裂构造和蚀变节理裂隙带控制。主要由1号和70号脉群组成。其中70号脉群由7条矿脉构成，多为缓倾斜至倾斜的厚大矿体。分布在7线以南1号脉群的上盘，矿脉均赋存在硅钾化二长岩蚀变带内，蚀变带总体展布方向0°～350°，西倾或南西倾，倾角20°～45°，蚀变带宽达130～300 m。矿体连续完整，稳定性良好；顶底板围岩稳定性较好，抗风化能力较强，属于坚硬～半坚硬矿体。工程地质勘探类型简单，水文地质条件中等。主要回采中段为1304～1184 m中段。

1.2采矿方法及开采现状

根据70号脉1264 m中段以上矿体回采现状，1304 m中段以上矿体采用浅孔空场法及中深孔空场法回采，在相邻采场留下部分支撑矿柱和中段底部结构，经过空区调查，1304 m 中段的支撑矿柱大部分倒塌，采场顶板冒落严重，空区连于一体，支撑矿柱无法回收。1264 m中段矿体采用二步骤回采，一步骤采场宽10 m，采用分层中深孔或浅孔回采完毕形成采空区，空区空顶时间达几年到十几年，二步骤采场宽20 m，没有进行回采，为满足技改后2500 t/d生产能力的要求和矿山持续发展需要，迫切需要回采这一部分矿柱矿体。

原设计一步骤采场采用块石胶结充填，在地表取石转运至井下充填采场，但因矿区邻近滑雪旅游区不能破坏地表植被和环境，块石胶结充填没有实施。购废石或河道石砂进行充填，因成本高、充填量大也无法实现。而矿山当时的选矿工艺是炭泥氰化，选矿尾砂有毒物质较多，尾砂若充填到井下污染地下水资源，故不能作为充填材料充填到井下。因没有合适的充填材料，充填采矿法不宜采用。因此，考虑采用空场回采嗣后放顶处理空区，其合理的盘区、采场及中段回采顺序将直接影响合理有效开采。

2盘区采场及中段回采顺序

2.1盘区回采顺序

针对1264 m中段盘区现有的3个20 m宽矿柱采场，4个一步骤的空区采场，提出2种矿柱采场回采顺序。

(1) 盘区采场连续回采连续崩落方案。该方案从南向北逐一回采23N22、21N2、19S18采场，回采23N22采场后就进行3231采场空区顶板强制放顶，崩落顶板围岩充填空区。采场回采超前一个放顶采场，使崩落的废石不会落到回采采场的矿石堆上，可降低矿石损失、贫化率。该方案中段内同时只有一个采场回采，其回采见图1。

图1　盘区采场连续回采连续崩落

(2) 盘区采场隔一采一间隔崩落方案。该方案首先同时回采23N22、19S18两个采场，21N2作为盘区矿柱采场后回采，空场回采出完大部分矿石后，强制崩落21N2矿柱采场南北两翼空区顶板，再回采21N2矿柱采场，21N2采场是在两侧崩落顶板围岩下回采爆破出矿。该方案可实现中段内同时有2个采场回采，增加了盘区生产能力，其回采见图2。

2.2采场回采顺序

盘区采场内采用两步骤分段空场嗣后崩落采矿法，中段分成两个分段，由于矿体属于缓倾斜至倾斜矿体，在采场端部拉槽时，切割井须布置在离采场端部合理距离，切割井上部位于矿体的上盘，回采时要产生矿石贫化，切割井下部有一部分矿体在切割井之外，正常回采很难采出，因此在采场端部凿岩巷布置扇形中深孔，尽量回收这一部分矿石，减少资源损失。

采场内回采顺序：首先拉一分段切割立槽，切割井布置在采场中央，以切割井为自由面，在切割横巷布置3个平行中深孔，排距为1.2 m，以切割井为自由面爆破形成分段切割立槽，以切割立槽为自由面回采分段三角矿体，出完拉槽的矿石后，以切割立槽为自由面，中深孔爆破回采一分段，当一分段回采到与第二分段的爆破立槽对齐时，回采二分段的矿体，形成台阶式回采，二分段超前一分段2～3 m，直至回采完整个采场。采场切割立槽、分段三角矿体回采、采场回采顺序见图3～图5。

图2　盘区采场隔一采一间隔崩落

图3　切割立槽炮孔布置

2.3中段回采顺序

矿区上部中段采用空场法回采，一步骤采场回采后留下二步骤采场未回采。为达到矿区生产能力需求，致使多中段多工作面作业，回采顺序要求严格，且存在较大的安全隐患，生产能力受到约束；加之，中段底柱和顶柱不能尽快回采结束，局部通风困难、通风成本高，巷道维护成本比较高。因此合理的中段回采顺序及过度衔接方式尤其重要。

图4　回采三角矿体炮孔布置

图5　盘区内采场回采顺序

目前矿区开拓工程已到了1184 m中段，并且形成备采矿量，1224 m中段以下拟采用两步骤空场嗣后尾砂胶结充填采矿法。矿山采用充填采矿法后，整个中段开拓系统形成后，中段间可实现自下向上回采，中段采场回采结束后，并回采中段顶底柱，随后封闭整个中段，以减少中段通风的营运成本和维护成本。下部中段采空区可采用上部中段的废石和尾矿废料充填，实现废石不出坑，从而减少废石的运输费用，地面也可少建废石场，保护了土地资源，同时减少废弃物对环境的影响和污染。

3小结

(1) 针对某大型岩金矿中段盘区矿柱采场，提出采场连续回采连续崩落与隔一采一间隔崩落2种方案，各有优劣，可根据生产实际与配矿、安全生产需求，进行方案优选后确定合理的盘区回采顺序。

(2) 结合矿区上部空场法与下部充填法、多中段同时开采的复杂采矿环境，提出了合理的中段回采及采场顺序，合理布置与回采分段切割立槽及上盘三角矿体，可最大限度地回收地下矿产资源，为满足矿山生产能力要求及改扩建工程的衔接奠定了基础，同时可为类似条件的矿山开采提供借鉴与参考。

参考文献：

[1]李向东，盛佳，江飞飞.东湾矿区小南沟倾斜中厚破碎矿体采矿方法方案研究[R].长沙:长沙矿山研究院有限责任公司，2013.

[2]韦华南，古德生.岩金矿山倾斜中厚矿体开采综合技术研究[J].矿业研究与开发，2010，30(3)：1-3，23.

[3]安龙，徐帅，任少峰，等.深部厚大矿体回采顺序设计及优化研究[J].东北大学学报(自然科学版),2013:11.

[4]朱志彬，刘成平.厚大矿体回采顺序和采场结构参数优化[J].中国矿山工程，2008(04).

[5]陈发吉，赵国彦，简万国，等.模糊理论在中厚缓倾斜矿体优选采矿方法中的应用[J].采矿技术，2006，6(2):1-3.

*基金项目：国家科技部转制科研院所创新能力专项资金(2014EG215027)；“十二五”国家科技支撑计划项目 (2013BAB02B00).

收稿日期：[6]吴伟伟.湘福石膏矿厚大矿体采场结构参数优化研究[D].长沙:中南大学,2011.(2015-07-15)

作者简介：王卫东(1975-)，男，河南汝南县人，工程师，主要从事采矿工艺研究及现场管理工作,Email:460278728@qq.com。