缓倾斜中厚破碎矿体采矿方法优化实践

李姜伟 杨洛飞 赵俊德 闫亚军

摘要：随着矿产资源的大量开发，越来越多的矿山开始转向地下开采，使得矿山地下开采的比例越来越大。在地下开采中，井下采空区容易失稳，且地表堆存的尾砂也会带来一定的安全和环境风险，因此，充填法在矿山的应用越来越广，但充填采矿方法的成本相对较高。本文对缓倾斜中厚破碎矿体采矿方法进行探讨。

关键词：缓倾斜;破碎矿体;采矿方法

1 矿山概况

1.1 矿体地质概况

某铜矿西矿体东西走向，倾向南，矿体倾角18。C40。，平均倾角为30。，平均铜地质品位为2.1%。矿体走向长1400C2100m，平均真厚度为7.36m。矿体东部和中下部厚度较大，西部厚度相对较小，仅3C4m。矿体属中厚缓倾斜矿体，-300m中段以上风化严重，矿体底板以下的基底岩石和长石石英岩地层稳固性良好，矿体本身稳固性中等。矿体顶板岩石稳固性差，部分地段很差。西矿体属大水矿山，含水层主要分为矿体含水层及燧石白云岩含水层，矿体含水层和燧石白云岩含水层之间的"上部石英岩"为相对隔水层。在构造裂隙发育的地段，两含水层之间有弱-中等的水力联系。矿体含水层正常涌水量15000m3/c：最大涌水量28000m3/c。如果对上盘白云岩含水层全面疏干，或者大面积采用崩落法开采，塌陷导致和主含水层沟通，则矿坑涌水量预计为正常（雨季）30000m3/c，最大40000m3/c。

1.2 矿体采矿现状

影响采矿方法选择的主要因素是含水层和矿岩稳固性差，考虑到排水系统压力大.排水成本高及疏水周期长等因素，并且矿石含铜品位较高，因此初步设计通过多方案比较，选择采用常规的进路充填法开采，设计采掘比为140m3/kt，年生产能力为100万t矿石量。西矿体-300m中段以上已开采多年，所采用的采矿方法为常规水平分层上向充填采矿法，采场沿走向布置，且采场沿走向长度为60m，进路尺寸为4.0m×4.0m（宽×高），目前采场生产能力相对较低，主要问题是采场数量多，生产作业面多，运输距离长，管理分散，由于矿体平缓导致泄水系统无法形成，作业环境差，设备利用率和人员效率较低，直接人均采矿效率只有2.6t/c。

2 采矿方法优化设计

2.1 开拓运输系统

利用现有的竖井提升系统，采用竖井加斜坡道开拓，-400m中段采用无轨运输：-500m中段采用有轨运输。-400m中段矿.废石用铲运机及矿用卡车通过溜井转运至-500m有轨运输中段：-500m中段矿.废石直接经盘区溜井下放到-500m中段，由电机车运输到竖井，再提升至地表。

2.2 回采工艺

（1） 盘区和采场布置。沿矿体走向每360m划分为一个盘区，盘区水平上划分为2个采场，采场长度180m，采联与分段联巷连通，布置于采场中间，单侧长度不超过100m。两采场之间留3m的间柱不回采，设计采掘比为92m3/kt。中段高度100m，分段高18m，每个分段分为4个分层。

（2） 采准.切割。采准工程布置在矿体下盘，每个盘区设1条采准斜坡道，自斜坡道掘进分段联络道至每个分段，然后掘进溜井联络道.采矿联络道通达矿体。每个采场设1条溜井和1条充填管缆井。充填管缆井兼做回风泄水井。采准.切割工程主要有采准斜坡道.分段联络道.溜井联络道.采矿联络道.矿石溜井.充填管缆井等。

（3） 回采.出矿。采场自中间采矿联络道向采场两端前进式回采。进路尺寸为（4.5C6.0）×4.5m（宽×高），进路间留1m矿柱。

2.3 采区通风系统

爆破落矿后，新鲜风流经中段巷道.采准斜坡道进人。通过设置在采准斜坡道上的局扇和风筒将新鲜风流经分段联络道.分层联络道.出矿巷道压人作业工作面，污风通过局扇经出矿巷道.分层联络道和分段联络道和充填管缆井联络道压人充填管缆井，然后排至上部回风巷道，经回风井排出地表。

2.4 采场支护

由于矿体稳定性差，加上优化后的采场长度从原来的60m优化为180m，因此，及时有效支护是最关键的一环。采场顶板全部采用"锚杆+

锚索"支护，局部破碎地方增加钢筋网。锚杆支护参数∶排间距1.0C1.2m，每排10根，长度2.1m。锚索支护参数∶锚索排距2.0m，每排3C4根，长度6.5m。

2.5 采区充填系统

地表膏体充填站→西部充填管缆井→-400m中段运输巷→盘区充填回风泄水井→采联→采场端部。采用膏体充填，基本没有泄水，为采矿标准化提供了基础条件。

2.6 盘区生产能力及设备配置

某铜矿西矿体，以盘区为单位配备大型高效凿岩台车，根据台车配备铲运机.锚杆台车和锚索台车，达到生产能力高效组合。采场凿岩采用电脑版双臂凿岩台车施工水平炮孔，采用装药车装药，非电爆破。爆破通风完毕后，用撬毛车撬毛，然后由14t铲运机出矿，铲运机斗容7m3，铲运机平均运距200m。铲运机经采场进路将矿石卸人矿石溜井。出矿完毕后即用锚杆.锚索台车对顶板进行锚杆.锚索支护，锚杆网度1.0m×1.0m，锚索网度2.0m×4.0m：每个采场进路开采完毕后进行充填挡墙构筑等准备工作，随后进行膏体充填，灰砂比为1：12C1：16。按照工艺循环及设备参数测算，盘区生产能力单进路回采为每天450t，年15万t，双进路以上回采为每天750t，年25万t。2个中段6个盘区设计年生产能力120万t，设计比-300m中段以上常规进路分层充填法的100万t年生产能力，提高了20%，采掘比降低42m3/kt。

3 采矿方法设计优化实施

3.1 大盘区设备人员的集中管理

每个盘区都有独立的运输.通风.排水.充填系统，为了确保有足够循环的作业面，充分发挥设备的能力，按照就近集中的原则，将6个盘区划分为两个大采区，各配置一套设备和人员，集中管理。

3.2 实施效果

3.2.1 技术经济指标

根据某铜矿西矿体的开采情况，综合分析了2016年.2017年.2018年和2019年矿山的生产数据，2016年-300m中段以上基本达到初步设计的产能，实现了年采矿量达到98.8万t：2017年按照优化后的设计开始施工，逐步投产，通过三年的调整，2019年达产达标，实现了采矿量达到125万t，直接人均采矿效率达到7.5t/c，是2016年的2.8倍，经济效益显著。

3.2.2 设备更新换代投资

为了提高矿山的生产能力，完成矿山生产工艺的改造，投人了大量的设备，且这些设备投资全部采用年度设备更新资金，3年总投资1800万美元，其中使用3年的常规年度更新资金1500万美元，新增投资300万美元，

2020年已全部收回。

結束语

（1） 通过对某铜矿西矿体上向分层充填采矿法的优化，从集中管理的理念出发，将原来的采准巷道平面布置改为立面布置，适当增加生产系统工程配置，减少原采矿方法中的分段运输巷道，总的采掘比有所降低，实现了盘区独立开采，为设备.人员的集中管理奠定了基础。

（2） 西矿体缓倾斜中厚破碎矿体受大量地下水的影响，属难采矿体，适合采用水平分层充填采矿法。通过对采矿方法进行优化，并配置大型化设备，提高了资源利用率，经济效果显著。

参考文献

[1]王永华.张旺.张代军.等.东部矿区开采深度对地表移动参数的影响规律研究[J].中国矿业.2020.29（08）：133-137.

[2]寇永渊.盛佳.李向东.等.深部高应力复杂环境特大型水平矿柱开采方案优化研究[J].矿业研究与开发.2020.40（05）：1-4.