基于Surpac建模的西藏甲玛铜矿中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填采矿法的研究

（西藏华泰龙矿业开发有限公司，西藏 拉萨 850200）

1 矿区概况

西藏甲玛铜多金属矿，是存在于冈底斯成矿带内的超大型斑岩-矽卡岩型矿床，矿化连续，储量集中，富含铜、钼、铅、锌、金、银。主矿体产状为NW18°/SE162°，SW72°，12°，东南部骤变为NE82°/SW262°，NW352°，60°。矿体沿走向长度大于3000m，平均宽度1600m，平均厚度110m。局部出现分离、收缩，总体为缓倾斜厚大矿体，矿岩稳固性较好。矿体三维地质模型如图1所示。

2 采矿方法

根据矿区当前的技术管理，宜采用出矿安全高效、投资节省、工艺简单便于管理、采出矿石损失贫化率低的采矿方法。

甲玛铜矿在一期采矿工程试验采场中采用浅孔留矿法，应用于东南部的急倾斜矿体。该采矿方法对围岩要求高，回采率高，出矿能力低。结合矿体的厚大缓倾斜、储量集中等特点，二期采矿工程中采用中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填采矿法，多步骤分区开采，其具有机械化程度高、安全性高、回采工艺简单等优点，将浅孔留矿法取代。

2.1 采场结构

二期采矿工程一标中段高度为60m（4450m～4510m）分为4460m、4490m两个分层，层高度为30m、20m。其中4460m分层留桃形堑沟，铲运机出矿、无轨运输；4450m水平为有轨运输中段；二标、三标中段高度为90m（4400m～4490m），分为4420m、4440m、4465m三个分层，层高度为20m、25m。其中4420m分层留桃形堑沟，铲运机出矿、无轨运输；4400m水平为有轨运输中段。

矿块沿垂直矿体走向分布，矿柱走向与矿体一致，宽15m；垂直矿体走向以140m～150m划分盘区，盘区之间以矿柱划界，每个盘区再以矿柱为分界线将采场划分为东、西采场两部分，矿房（间柱）宽15m，长58m（可根据实际调整，如一标段4460m分层围岩稳固可不留盘区内矿柱）。在运输主巷沿矿体走向每隔75m（可根据矿房集中情况进行调整）布置一条采区溜井。

2.2 采准切割

在各分层矿房每隔15m沿垂直矿体走向方向布置一条凿岩巷，规格为4.2m×3.9m，巷道中线与矿房中线一致，在凿岩巷凿上向扇形中深孔，落矿后形成桃形堑沟；凿岩巷两侧交错布置出矿进路，规格4.2m×3.9m，与凿岩巷夹角60°贯通；切割横巷垂直于凿岩巷布置，可在矿房端部或中间位置，与最近的一条出矿进路相通，规格4.0m×3.9m；在切割横巷端部或中间布置切割天井，规格3.0m×2.0m，与各分层切割横巷上下相通；采区溜井沿矿体走向布置，直径φ3.0m，与中段底部有轨运输巷道相通。

2.3 回采工艺

同一中段内一般为双分层落矿，矿房分两个步骤回采，采用隔一采一法，同一盘区内东、西采场矿房交错回采。一步骤矿房回采完成后充填采空区，采用全尾砂胶结充填，待充填体达到一定强度（3.5MPa～4.0MPa）后，再进行二步骤回采、嗣后充填。最后回收矿柱，为节约成本，可采用分级尾砂充填采空区。中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填法三维模型如图2所示。

图2 中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填采矿法三维模型

2.3.1 中深孔凿岩

甲玛铜矿使用阿特拉斯·科普柯Simba系列1354型凿岩台车，在切割横巷钻凿上向竖直炮孔，凿岩巷钻凿上向扇形炮孔。根据凿岩台车钻具属性，以及矿石安息角（铜矿为35°～45°），扇形炮孔的边孔角度为45°，形成桃形堑沟。在双分层采场，为回采上分层残留的桃形堑沟，要求凿岩时防止透孔，炮孔超深为-0.5m～-0.6m。设计参数见表1。

表1 中深孔凿岩爆破设计参数

在Surpac软件中，可使用中深孔凿岩爆破设计功能进行炮孔设计，如图3所示。相邻排扇形炮孔交错布置。采场炮孔三维模型如图4所示。

图3 采场扇形孔设计示意图

图4 中深孔炮孔布置三维模型

2.3.2 中深孔爆破

先在切割横巷以切割天井为自由面拉开切割槽，再以切割槽为自由面后退式回采矿房。

中深孔爆破所用炸药为硝铵炸药（ANFO），采用装药器装药，装药密度0.8g/cm³～1.0g/cm³，炸药单耗0.4kg/t～0.7kg/t。炮孔起爆时使用2号岩石乳化炸药药卷制作起爆弹孔底起爆，雷管采用毫秒延期电雷管。双分层采场落矿时，一般上部矿房超前于下部矿房3～4排炮孔，雷管同排同段位，根据自由面的推进，相邻排之间的雷管段位依次递增。

利用Surpac软件进行中深孔凿岩爆破设计，并导出钻孔报告、爆破报告，以供现场施工使用。如表2、表3。

表2 中深孔设计钻孔报告

表3 中深孔装药报告

2.3.3 通风

爆破后新鲜风流由斜坡道、南回风井进入，经各分层主运输巷到达采场爆堆，采场局部架设局扇加强通风，污风从上分层回风巷、运输联道经北回风井排出地表。

2.3.4 运输

出矿时使用阿特拉斯·科普柯EST系列1030型铲运机（4.2m³，电动）与中鸿系列FL10A型（4.0m³，柴油）遥控铲运机搭配使用，从出矿巷道（二步骤凿岩巷）、出矿进路，经出矿联道运至采区溜井，到达4450m、4400m有轨运输中段，装车、转运至4244m水平碎矿站，再由胶带斜井提升至选厂。

2.4 充填工艺

采场采出矿完成后嗣后充填。在凿岩巷、各出矿进路开口筑混凝土挡墙或柔性挡墙（试验阶段）封闭，滤水管从上往下架设。充填管路经上分层出矿巷到达采空区。

一步骤、二步骤矿房采用全尾砂胶结充填空区，使用325#水泥，充填料浓度控制在70%左右。矿柱回收后可采取尾砂非胶结充填空区。

3 结论

（1）在甲玛铜多金属矿厚大矿体采用中深孔分段崩落分层矿房嗣后充填采矿法，相比于浅孔留矿法，采场管理方便，出矿机械化程度高，有效的降低回采率，提高出矿能力。经工业试验计算，损失率为9.8%，贫化率为5.2%，节约采矿成本，达到了预期效果。

（2）采用采场嗣后充填，有效的控制地压，防止地表陷落。尾砂用于采空区充填，降低了尾矿库的建设投资。

（3）基于Surpac软件的建模，进行中深孔凿岩爆破设计并导出设计报告，辅助矿山生产管理，提高工作效率。