平底堑沟式浅孔留矿法在中厚矿体中的应用

彭敏杰，刘禄平，路洋，杨顺

(1.内蒙古兴业集团融冠矿业有限公司， 内蒙古 锡林郭勒盟 026300； 2.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012)

0 引言

查干敖包矿区铁锌矿矿体倾角为42°～70°，属于倾斜—急倾斜矿体。一采区主矿体厚度为30～70 m，属于厚大—极厚矿体；次矿体厚度为2～12 m，属于薄—中厚矿体。

根据该矿区的矿体赋存条件，选用了斜坡道竖井联合开拓方式，采用无底柱分段崩落法进行采矿。无底柱分段崩落法具有结构简单，灵活性大、采切比较小、机械化程度高、作业安全、矿块生产能力大等优点[1]，能在很大程度上满足本矿区主要矿体的开采需要。

现阶段需要对分支铁锌1-3矿体进行回采作业，不仅要充分利用现有的各种设备，而且应降低损失贫化以满足生产配矿，与此同时还要在统筹上适当调整开采速度，满足主矿体的生产衔接。针对当前的实际需求，采用无底柱分段崩落法显然不可行。在反复对现实问题和原有采矿方法进行探索式研究的基础上，提出了平底堑沟式底部结构浅孔留矿法[2-6]。相较于传统的浅孔留矿法，该法对底部结构进行了改进，适应了生产需要，保证了生产效益，在回采1010分层以上的铁锌1-3矿体中取得了良好的效果。

1 开采技术条件

查干敖包矿区铁锌1-3矿体位于主矿体下盘，探明的矿体长208 m，平均厚度为40 m，走向为 24°，倾向南西，平均倾角为51°，已探明地质储量有2 724 656 t。其中Fe平均品位22.92%，Zn平均品位1.91%；铁锌1-3矿体主要为铁锌矿石，磁铁矿与闪锌矿共生，锌矿石含量达到了工业要求，其他金属矿物少量，矿石矿物主要有磁铁矿、闪锌 矿、黄铁矿、磁黄铁矿。脉石矿物主要有钙铁石榴石、方解石、石英、绿泥石、透辉石。矿体顶板围岩为石榴石绿帘石矽卡岩，底板围岩为石榴石矽 卡岩。矿体内见少量夹石，岩性主要为石榴石矽卡岩。矿石结构为他形-半自形粒状结构，块状构造。1010分层矿体平均厚度达12 m，上分层1018分层可见矿体平均厚度只有2 m左右，变化较大，品位较低。

2 平底堑沟式浅孔留矿法

矿山自建矿以来，主矿体一直采用无底柱分段崩落法开采，矿石由铲车装车后通过汽车经斜坡道运输至选厂，运输过程简单，调度灵活。开采铁锌1-3矿体，存在端部难采、损失贫化高、时间紧迫等问题。因此，针对现行的采矿方法进行探索改进，提出了平底堑沟浅孔留矿法的新采矿方案（如图1所示）。该采矿方法突破了原传统浅孔留矿法对矿体厚度的限制[7]，既具有其自身的优势，又高效地利用了原有的采出矿设备，在井下开采中取得了良好的经济效益。

图1 平底堑沟式浅孔留矿法示意图

2.1 采切工程布置

采切工程主要包括上下盘沿脉巷、出矿进路、堑沟拉底平巷、人行通风天井等。

上盘沿脉巷利用原有运输巷，下盘沿脉巷沿矿体走向布置，同时每隔10 m施工一条出矿进路，采场底部结构为堑沟式平底结构，人行通风天井布置在采场两端，其中人行天井与矿体倾角方向一致，断面规格为1.8 m×1.8 m，天井中每隔5 m布置一条联络道。运输巷及出矿进路的断面规格均为4 m×4 m。

2.2 回采工艺

矿块的回采过程包括凿岩、爆破、通风、局部出矿、撬顶平场和二次爆破、大量出矿。

（1）凿岩：自下向上分层开采，分层高度为 2～2.5 m。选用YT-28型气腿凿岩机凿岩，施工上向炮孔，孔深1.8～2 m，最小抵抗线0.6～1.0 m，孔间距0.8～1.2 m。回采首先从采场端部开始，为了便于回采工作的顺利进行，尽量采用阶梯形作业面，阶梯形作业面的长度不超过10 m。

（2）爆破：采用人工进行装药，爆破炸药为2号岩石乳化炸药，药卷直径为32 mm。起爆器材为非电导爆管毫秒延期雷管，起爆器引爆。每完成一个阶梯作业面进行一次爆破，直至回采结束。采场内的大块统一进行二次破碎。

（3）通风：采场通风采用机械通风，新鲜风流经人行井进入采场，冲洗采场作业面后，污风由矿体另一侧的通风天井排出，进入主回风天井后排出地表。基于地下采场作业环境相对较差的缘故，需增加局扇，以保证采场的通风质量和效果。

（4）出矿与平场：出矿在底部出矿进路中进行，分局部出矿和大量出矿，局部出矿为本次崩矿量的1/3左右，剩余2/3作为下一个工作循环的工作平台。出矿过程为：铲车将矿石铲装至矿运卡车，后经斜坡道运往选厂，人工劳动强度小，作业安全高效。

局部出矿时，每个进路要均匀出矿，以保证采场底板尽可能平整。出矿完成后必须进行撬顶平场工作，做到顶板无浮石，顶底板间空间高度达到2～2.5 m时，方可开始下一循环作业。

2.3 采空区治理

采场回采结束后，出现了大面积采空区，主矿体回采覆盖岩无法进入采空区，需要对采空区进行治理，防止大面积垮塌。采用崩落围岩的方式充填采场，选用YGZ-90型钻机配Φ60 mm钻头在出矿进路巷道内施工上向扇形中深孔，排间距为1.6 m，孔底距为1.6 m，炮孔深度与采场回采高度一致。爆破完成后将采场完全封闭，防止人员误入。

3 技术经济指标

平底堑沟式浅孔留矿法在一采区1010分层以上铁锌1-3矿体的回采中取得了较大的成功，获得了良好的技术经济指标：采场生产能力达到210 t/d，采矿损失率为14.8%（为了确保出矿安全，本采场留有暂时未出矿石，可在下一分层回收，进一步减少回采矿石损失），矿石贫化率为10.4%，采切比为76 m3/kt。

在井下进行出矿作业时，矿石块度控制理想、空重车调配合理、矿石铲装运搬熟练等都能有效提高生产效率，从而进一步提升矿块的生产能力。

4 结论

采矿方法对矿山企业的生产能力影响重大，底部结构更是矿块回采作业的关键环节。根据该矿边角矿赋存情况，对浅孔留矿法进行方案设计，利用平底堑沟的底部结构，结合原有采出矿设备，在较短工期内对矿石进行了回采。

（1）平地堑沟式浅孔留矿法采切工作量少，切割拉底工作合一，切割工作效率高。采用铲车出矿机动、灵活，实现了机械化作业，降低了劳动强度，有效提高了矿块生产能力。

（2）采用浅孔留矿法减少了矿石的损失，提高了矿房的回采率；利用平底式底部结构出矿也有效控制了矿石的贫化，更有利于对矿石品位的合理管控，进而提高生产效益。

（3）平底堑沟式浅孔留矿法具有矿体适应性强的显著特点，对矿体边界的处理能力强，在矿体 复变严重时大大减少采矿损失贫化，同时能够灵活适配原有的机械设备，不仅保障了生产，也节约了经济成本。