浅孔留矿诱导落矿采矿法在四儿沟门金矿的应用研究

张伯贤，张 宝，孙民航，卢 亮

浅孔留矿诱导落矿采矿法在四儿沟门金矿的应用研究

张伯贤1，张 宝2，孙民航1，卢 亮1

(1.西和县中宝矿业有限公司，甘肃 陇南市 742100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

利用岩体内的原岩应力作为矿岩破碎的主要动力，通过切割、拉底和两侧诱导产生集中应力，从而使矿岩逐渐产生破坏。破碎的矿石落入拉底层，通过铲运机转至溜井运出。现场工业试验取得了良好的技术经济效益和安全效益，已在矿区推广应用。

浅孔留矿法;切割拉底;诱导落矿;自然冒落

0 引 言

四儿沟门金矿床位于西成铅锌矿田西部，行政区划属甘肃省西和县十里乡所辖。1～2号矿体：断续分布于15～56线间，出露标高2035～1340 m；主要分布于7～16线间，控制长度240 m，走向为45°，倾向北西，倾角75°～85°，呈不规则透镜状、脉状；平均厚度为5.28 m，延深约570 m，平均品位3.95g/t。矿体在空间上受F1断裂控制，上盘围岩岩性为粉砂质板岩、绢云母绿泥石板岩，下盘岩性为石英砂岩和粉砂质板岩，矿化不均匀。

根据矿床赋存特点，矿石工艺类型划分为破碎带蚀变岩型，裂隙发育，稳固性差。四儿沟门金矿床矿石类型在地表及浅部为氧化矿，根据钻探资料，氧化深度达330 m。围岩：板岩、粉晶灰岩=8～10，石英砂岩=10～12，千枚岩=4～6。矿石=6～8。矿岩松散系数为1.5。矿石体重为2.51 t/m3。矿石安息角为39°～40°。

四儿沟门金矿目前采用浅孔留矿法回采，平底出矿结构。矿房沿矿体走向布置，长度为40 m，中段高度为40 m，矿房宽度即为矿体厚度。

1 普通浅孔留矿法存在的问题

1.1 普通浅孔留矿法

（1）采准切割。首先在矿体下盘12～15 m处沿走向掘进脉外沿脉运输平巷，从沿脉运输平巷每隔40 m向矿体掘进穿脉装矿巷道并穿透矿体。然后，在穿脉内靠近矿体下盘向上掘进采准天井，并在天井内每隔5 m向两侧矿房掘进联络道。最后，在穿脉内矿体下盘5～8 m处沿矿体走向掘进无轨出矿平巷，在无轨出矿平巷内每隔6～8 m向矿体掘进出矿进路至矿体上盘，并在出矿进路端部沿矿体走向向两边掘进切割拉底巷道至矿房两端。

（2）回采工艺。矿块回采分两步骤进行，先采矿房，矿柱先保留，待时机成熟后再采。矿房内的回采分梯段进行，采用YT-28型凿岩机打水平炮眼，人工装药、非电雷管和导爆管起爆，每次放矿仅放出约1/3的矿石，使其作业工作面始终保持有2～2.5 m的作业空间，局部放矿后须严格检查顶板和处理浮石，平整场地，为下一个作业循环做好准备。出矿采用铲运机转运至溜井经竖井或斜井将矿石运至地表。

普通浅孔留矿法方案见图1。

图1 普通浅孔留矿法（单位：m）

1.2 普通浅孔留矿法技术指标及存在的问题

普通浅孔留矿法在该矿取得的主要技术指标见表1。

表1 普通浅孔留矿法主要技术指标

该采矿方法存在的问题：

（1）安全作业难以保障：工人在较大暴露面下作业，安全性差；

（2）采场开采周期长：为确保安全作业，需要采用螺旋支柱+圆木进行支护，平场工作量大，延长了开采时间；

（3）工艺复杂，组织管理难度大：由于矿体破碎，出于安全考虑，需要进行大量采场顶板控制作业，工艺复杂，增加了组织管理难度；

（4）支护作业劳动强度大：工人需要将大量圆木和螺旋支柱背至采场、架设，劳动强度非常大；

（5）支护过程存在的不安全因素较多：矿体顶板破碎，支护时也存在不安全的因素。

2 浅孔留矿诱导落矿采矿法

2.1 浅孔留矿诱导落矿采矿法

四儿沟门金矿矿岩破碎、节理发育，矿房顶板常伴有滴水、淋水现象，开采技术条件复杂。作业人员在暴露的顶板下支护、回采作业时间较长，为最大限度减小作业人员在矿房内的作业时间，决定在浅孔留矿法的基础上对应力集中区进行诱导落矿，杜绝整个矿房回采期间作业人员在暴露顶板应力集中区的作业。

该采矿方法的破岩机理是利用岩体内的自然应力作为矿岩破碎的主要动力。这些动力通过切割、拉底和两侧诱导产生集中应力，从而使矿岩逐渐产生破坏。破碎的矿石落入拉底层，通过铲运机转至溜井运出。因此，切割拉底工作是诱导的必然前提条件，对矿体的自然崩落有着十分重要的 影响。

（1）矿块构成要素。矿块长为40 m，高度为40 m，矿块宽度为矿体水平厚度，留设顶柱和间柱，顶柱高度为6 m，间柱宽度为6 m。采用无底部结构出矿，出矿穿间距为5～7 m。

（2）采准、切割工程。采准切割工程主要有：沿脉运输平巷、出矿穿脉、人行通风天井、联络道、切割平巷。

在矿体下盘布置脉外阶段运输巷道，每隔5～7 m施工出矿穿脉巷道与矿体相连。沿矿脉底部拉开，作为拉底巷道。在矿块两侧沿矿体下盘布置脉内行人通风天井。在行人通风天井上每隔5 m开掘行人联络道通往矿房。

（3）回采工作。采用自下而上分层回采，在每一分层中进行崩矿、通风、局部放矿、平场及松动浮石处理等作业。分层高度为2～2.5 m，回采工作面为梯段布置。

采用YT-28型钻机施工水平眼，最小抵抗线取0.8 m，孔深1.5～2.5 m，采用人工装药，非电导爆管微差起爆，每个采场配备2台凿岩机，分层工作面呈梯段式推进。

新鲜风流由中段运输巷道、人行通风天井，行人联络道进入采场，清洗工作面后，污风经人行通风天井排至上阶段回风巷道。为加强采场的通风排尘效果，在采掘工作面采用JK58－1No.4.0型局扇加强通风。

（4）放矿。采场炮烟排除后，可进行局部放矿，放矿量约为崩落矿石量的30%，使矿房内暂留矿石量与顶板之间的作业面保持2～2.5 m，为下次回采创造良好的工作空间。局部放矿时要特别注意矿堆中是否出现空洞，如发现出矿量与爆堆下降量不符时，应及时处理。放矿后，对采矿场平面进行平整，并撬掉顶板的浮石。回采到矿房顶柱后进行大量放矿，大量放矿时，应注意均匀放矿，以减少矿石损失和贫化。

（5）采场顶板管理：矿房通风完毕，即可进入矿房进行顶板的安全检查处理。此项工作应由有经验的安全工负责，仔细观察顶板，将浮石撬下，以保证作业场地的安全。局部矿岩不稳固地段，采用涨壳式或管缝式锚杆护顶，锚杆间距视矿岩稳固情况具体掌握。

（6）采场矿石运搬：矿石通过重力溜至出矿穿口，再利用铲运机将矿石装入矿车。

该采矿方法的优化，杜绝了作业人员在矿房应力集中区作业，保障安全生产的同时降低了爆破物品、支护材料等的消耗，为公司安全、效益的提升打下坚实的基础。

2.2 浅孔留矿诱导落矿采矿法现场工业试验

浅孔留矿诱导落矿采矿法试验矿块选在1710中段1317矿房。该处矿体属于碎裂蚀变岩类型，含矿岩性主要为褐铁矿化蚀变岩、褐铁矿化方解石石英脉、褐铁矿化石英砂岩，矿体非常破碎。矿体走向约45°，倾向约315°，倾角约85°，上下盘围岩为较破碎的砂岩及板岩，由于构造运动强烈，围岩裂隙发育。

首先施工矿房底部出矿结构，其次按照出矿穿实际揭露矿体情况施工拉底巷道，底部补偿空间及脉内顺路形成后，自矿房东、西两个联络穿处向矿房内组织回采，按照实际回采矿房的长度，在矿房中间预留10～15 m矿体不回采，前期利用矿房中部脉外井联络穿沿矿体走向施工两侧切割巷（5～10 m）对诱导区矿体进行切割，利用矿岩不稳固及原岩应力，破坏诱导区域内矿体自身力学平衡，在组织出矿时利用重力使其失稳，导致矿岩分离后自然塌落至出矿堑沟，由铲运机自进路完成出矿（见图2）。

1710中段1317浅孔留矿诱导落矿采矿法试验矿房主要技术经济指标如表2所示。

图2 浅孔留矿诱导落矿采矿法

表2 浅孔留矿诱导落矿采矿法主要技术指标

2.3 浅孔留矿诱导落矿采矿法经济效益分析

通过现场调查，浅孔留矿诱导落矿试验矿房回采的安全性大大提高，减少了作业人员在应力集中区作业的时间，节约爆破物品、支护材料消耗，指标对比如表3所示。

（1） 按照2018年度采矿计划33万t，其中诱导落矿占采矿量的33.0%，诱导采矿量为 108900 t；

表3 采矿方法主要技术指标对比

（2）年度诱导采矿量按照108900 t计算，可节约支护圆木389 m3×2715元/m3=1056135元；

（3）炸药43560 kg×12.5元/kg=544500元；

（4）导爆管32670发×6.2元/发=196020元。

综上，共计节约资金1803188元，经济效益比较显著。对于难以量化的安全效益，更是大幅提高，利于矿山可持续发展。

3 结 论

通过切割、拉底和两侧诱导产生集中应力，利用岩体内的原岩应力作为矿岩破碎的主要动力，使矿岩逐渐产生破坏，浅孔留矿诱导落矿回采工艺在保障采场回采过程本质安全的同时，大大提高了回采的效率和回采进度，缩短矿房回采周期，减小爆破物品、支护材料消耗，回采安全性大大提高，提高了矿山企业的安全技术水平和经济效益。在安全管理要求日益严格的形势下，对类似矿山极具借鉴意义。

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(2019-03-13)

张伯贤(1987—)，男，甘肃兰州人，助理工程师，主要从事采矿工艺和安全管理方面研究，Email: 978041713 @qq.com。