丰山铜矿零星小矿体回采实践

毛 勇,杨 坤

(大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿， 湖北 黄石市 435232)

丰山铜矿零星小矿体回采实践

毛 勇,杨 坤

(大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿， 湖北 黄石市 435232)

根据丰山铜矿的开采现状，针对零星小矿体的赋存条件，分别采用巷道式浅孔扩压采矿法、无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法、浅孔留矿与中深孔联合采矿法、中深孔分段嗣后充填采矿法等多种采矿方法进行回采，实践应用表明，2014年共回收零星小矿体10.77万t，采矿综合损失率下降9.9%，贫化率下降6.9%，取得了较好的经济效益。

零星矿体；无底柱浅孔留矿；嗣后充填；贫损指标

0 前 言

丰山铜矿是一座开采40余年的中型老矿山，井下开采分南、北缘矿带两个部分，生产规模为年采选矿石80余万t，主要产品为铜精矿、钼精矿。

经过多年连续开采，露天生产的消失，矿山浅部可采资源已消耗殆尽。井下南缘矿体随着开采深度的延深矿体在逐渐变小、原矿品位也在逐渐下降。截止到2013年7月，南缘-320 m中段以上保有地质矿量仅为131万t，其中，南缘主矿体仅为60万t，主要剩余的是边端部及下盘零星小矿体，南缘保有矿量不足已成为制约矿山持续发展的瓶颈。因此，急需探明并合理回收南缘零星小矿体的资源储量，以弥补南缘产量不足，确保南、北缘矿带产量均衡，满足矿山近期生产的需要。

1 零星小矿体地质概况

丰山铜矿矿床围绕着花岗闪长斑岩体呈环带状分布，矿体主要分布于岩体南缘、北缘与大冶组灰岩接触带中，因而分为南缘矿带和北缘矿带。南缘+10线以东，北缘6线以东均为引爆角砾区，区内岩性复杂，大理岩、矽卡岩、花岗闪长斑岩都大量存在，接触交代形成的矿体经爆破作用破坏后，形成了很多零星小矿体。地勘时期的勘探工程网度稀，很多小矿体未能控制。矿体走向大多与主矿体或主接触带方向一致，厚度由几米到十几米不等；矿体形态多以小扁豆状，小矿囊、小矿巢及小矿脉产出。矿体分布零乱，有的赋存于主矿体上、下盘的接触带附近；或赋存于倒贯岩枝与主岩体交会部位；有的赋存于从下向上侵入岩枝与主岩体交会形成的半封闭构造处；有的赋存于远离主矿体的大理岩与火成岩接触带附近，以及破碎角砾岩中。矿石类型主要为含铜矽卡岩、含铜大理岩、含铜角砾岩和含铜火成岩等。地勘时期探获的编号小矿体的铜金属量为24355 t，平均品位0.846%；钼金属量为174.4 t,平均品位0.016%。未编号小矿体的铜金属量为3408 t，平均品位1.24%。所见矿体多为一孔之见，大部分小矿体的延长延深都没有控制。

2 采矿方法的选择

2.1 巷道式浅孔扩压采矿法

巷道式浅孔扩压采矿法(见图1)主要应用于南缘10线以东-50 m标高以上较薄的脉状小矿体的开采，矿体厚度一般在2～4 m，延伸高度一般在6 m左右。在矿体中沿矿体走向探采结合布置回采巷道，巷道断面2 m×2 m,同时在巷道两侧间隔布置探矿巷道，探明矿体边界，最后后退式刷帮、挑顶进行回采，采场宽度一般在4.0 m左右。若矿体较为厚大，则垂直矿体走向间隔3 m左右布置多条回采巷道，后退式回采时，相邻回采巷道留2 m×2 m点柱，岩石稳固性差的地段可留条柱；若矿体延伸高度大于6 m,可预留5 m左右顶底柱布置附中段，先回采附中段，再回收顶底柱，附中段与分段分别布置人行井、矿溜井、斜坡道连接，确保两个安全出口，采用耙渣机配合0.7 m3矿车或无轨设备出矿。经测算，该采矿方法年回收零星小矿体2.31万余t，采矿损失率、贫化率均在5%左右，综合出矿铜品位为0.78%。

2.2 无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法

该采矿方法(见图2)主要应用于埋藏深度超过分段高度的零星小矿体，当矿体厚度≤6 m时，矿块沿走向布置，矿块长度为矿体走向长度，一般50 m为一个矿块，宽度为矿脉水平宽度，阶段高度12 m，不设顶底柱；当矿体厚度>6 m时，矿块垂直走向布置，矿块划分为矿房和矿柱，矿房宽度4～6 m，长为矿脉水平宽度，阶段高度12 m，间柱宽度2～4 m，岩石稳固地段可留2 m×2 m点柱，不设顶底柱。

图1 巷道式浅孔扩压采矿法

(1) 采准切割。采准切割工程主要有沿脉平巷、采准天井、采场联络道、出矿联络道，阶段运输平巷一般沿矿体下盘脉外布置，离矿体距离为4～6 m。为了节省采切工程量，尽可能利用已有的探矿巷道作为采切巷道实施探采结合工程，补充采切巷道。采场布置两个采准天井，用于行人通风等，规格为1.5 m×1.5 m,倾角一般与矿体倾角一致，每隔垂高5 m开凿断面为2 m×2 m的人行联络巷道通往采场。切割工作主要包括掘进拉底巷道，形成拉底空间，同时形成放矿通道，为回采工作开辟自由面。首先从运输平巷每隔6 m垂直矿体走向掘进出矿进路，到达矿体内后，在靠近矿体的下盘脉内，沿矿体走向掘进2 m×2 m的切割拉底平巷，然后向上盘扩大到矿体界线，形成拉底高度为2 m的拉底空间，为回采创造基本的条件。

(2) 回采工作。包括凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬顶及平场、最终放矿等。回采工作自下而上分层进行，分层高度为2 m。作业人员在漏斗井内崩落矿石堆上凿岩，上向炮孔深度一般为1.3～1.5 m，炮孔间距0.8～1 m。炮孔排列形式根据矿脉厚度和矿岩分离的难易程度确定，控制好凿岩爆破参数。严格控制采场周边的炮孔，防止破坏上、下盘围岩与矿柱。认真控制采幅，减少落矿的损失、贫化。每次爆破后的局部放矿量大约为爆破矿量的三分之一。工人在眉线口处采用耙渣机出矿，矿房内暂留矿石，使回采工作面保持2～2.5 m空高。

(3) 充填。利用上分段探矿坑道作为充填巷道，根据采空区形态适当布置充填联道，将预先堆存的采切工程废石倒入采空区干式充填，做到废石不出坑，节约了废石提升、运输成本。

(4) 技术经济指标。经测算，该采矿方法年回收零星小矿体3.46万余t，采矿损失率为10%左右，贫化率为8%左右，综合出矿铜品位为0.75%。

2.3 浅孔留矿与中深孔联合采矿法

该采矿方法主要应用于端部的零星小矿体回采。因端部零星小矿体相对孤立，上下分段一般没有对应采准工程，作业分段矿体平面特征探明后，可在矿体中间采用中深孔圆盘钻机向上探矿，如果矿体向上延伸高度超过或接近分段高度，则应在上分段适当布置采准工程，采准工程兼顾探矿、充填需要。此外，在矿体下部分段附近布置水平钻进行探矿，如果矿体向下延伸超过或接近分段高度，则应在下分段适当布置采准工程。

南缘-200 m分段-10线矿体是在探采结合工程中揭露的零星小矿体，该矿体下部倾角较缓，前期探矿井揭露矿体向上延伸高度仅有4～5 m,扩压采矿过程中揭露矿体在东西方向出现延伸，于是暂停扩压采矿，沿矿体倾向扩压形成斜坡道，上部矿体逐渐厚大，在-195.5 m水平布置探矿巷道，采用中深孔圆盘钻机垂直布置上向孔探矿，矿体在高度上也出现了延伸，揭露矿体走向320°左右，矿体倾向西北，矿体下部倾角40°，上部倾角70°，矿体厚度为18 m左右，矿体延伸高度约6～12 m。矿体形态为纺锤状呈品字形位于距接触带不远的花岗闪长斑岩中，矿体为矽卡岩型矿体，中等稳固，含铜品位在1.569%左右。

(1) 采矿方法的确定。由于南缘-200 m分段-10线矿体下部矿体倾角较缓，矿体下部至中部在沿矿体倾向探矿过程中形成斜坡道将-200 m分段与-195.5 m水平采场连接。如上部矿体继续采用浅孔留矿法采矿，需要新增行人通风天井、出矿联道等采准工程，而且回采周期变长，安全隐患大，出矿过程中部分采空区内矿石无法充分回收，因此将此矿块采用中深孔和浅眼扩压采矿相结合的回采方式进行回采。即上部矿体在-195.5 m水平采场布置扇形中深孔与束状中深孔进行回采，上部矿体回采完毕后，对下部探矿巷道顶板残留矿体、矿柱采用阿特拉斯281掘进台车扩压采矿。

(2) 采准切割。采准切割工程主要有沿脉平巷、采准天井、采场联络道、出矿联络道等。沿脉平巷已形成，南缘-200 m分段-10线矿块已布置两条沿矿体走向探采相结合的进路，规格3.8 m×3.1 m。-200 m分段与-195.5 m水平连接斜坡道长度28 m。在副中段布置切割工程、溜矿井，在-195.5 m水平采场、斜坡道布置扇形中深孔与束状中深孔进行回采。

(3) 回采工作。回采工作包括中深孔、爆破、通风、局部放矿、撬顶及平场、最终放矿等。在-195.5 m水平副中段开始实施中深孔爆破，前9排中深孔爆破后，铲运机自斜坡道进入副中段通过溜矿井供矿，后8排中深孔爆破后,由铲运机进入斜坡道口供矿。-200 m分段中间矿柱回可事先布置好炮孔，副中段回采完毕后，下部矿体由阿特拉斯281掘进台车进行扩压采矿回收。

(4) 采空区处理。由于南缘-200 m分段-10线矿体是独立盲矿体，采空区采区封闭隔离处理。

(5) 主要技术经济指标。经测算，该矿块全年安全回收矿石1.45万t，采矿损失率为5%左右，贫化率为8%左右，综合出矿铜品位为1.52%。

3 效益分析

丰山铜矿零星小矿体回采实践以来，针对不同的矿体赋存条件及相对位置关系分别采用了巷道式浅孔扩压采矿法、无底柱浅孔留矿嗣后充填采矿法、浅孔留矿与中深孔联合采矿法、中深孔分段嗣后充填采矿法等多种采矿方法进行回采，2014年实践应用表明，全年共回收零星小矿体10.77万t，综合出矿铜品位为0.998%。采矿综合损失率和贫化率均为7.6%，采矿综合损失率比原采矿方法计划核定指标下降了9.9%，贫化率比计划核定指标下降了6.9%，取得了明显的经济效益和社会效益。矿块技术经济指标见表1。

表1 零星小矿体回采技术经济指标

[1]谷中元.分段空场法在三道沟铁矿中的应用[J].有色金属(矿山部分)，2012,64(3)：26-29.

[2]刘 轲，张明武，王 鹏.无底柱空场法的研究与应用[J].矿业工程，2009,7(1)：20-22.

[3]程站明.铜山矿业公司残矿回收实践[J].有色矿冶，2009(10):56-57.

[4]周玉贞，朱 彻.前常铜铁矿浅部赋存小矿体开采方法[J].矿业快报，2008(4)：79-80.

[5]路增祥.零星矿体的斜井探采方案[J].有色矿山，1997(1)：14-16.

2017-03-17)

毛 勇(1977-)，男，湖北罗田人，工程师，主要从事工程测量及采矿技术管理工作，Email：844682162@qq.com。