李阳松，周 礼

(1.塔中矿业有限公司，塔吉克斯坦共和国 胡占德；2.长沙矿山研究院有限责任公司，长沙 410012；3.国家金属采矿工程技术研究中心，长沙 410012)

阿尔登铅锌矿主要采用浅孔留矿法进行回采。随着矿山生产能力的增大，浅孔留矿法在实际生产中暴露出以下问题：1)人员在大面积暴露顶板下作业，安全性差，特别是该矿上盘矿岩交界处存在构造破碎带，给安全生产带来极大压力，受上盘矿岩交界处破碎带的影响，部分采场仅向上回采约10 m左右即发生垮塌；2)采场生产能力小、效率低。采场采用浅孔落矿，一次崩矿量小，且崩落矿石每次只能放出约1/3，为满足生产能力不得不数十个采场同时作业，回采战线长，安全生产及管理难度大；3)采场回采周期长，崩落矿石不能及时放出，后期采场大量放矿时废石大量混入，矿石贫化严重。

矿山回采安全与经济效益与其所选择的采矿方法及工艺直接挂钩[1-2]，为保证回采作业安全，取得理想的经济效益，应结合矿山的实际开采技术经济条件选择合理的采矿方法，优化回采工艺[3-5]。本文介绍了阿尔登铅锌矿采矿方法优化研究，及其回采工艺及主要技术经济指标。

1 矿体特征和工程地质条件

1.1 矿体特征

阿尔登铅锌矿矿体呈层状产出，区内主要矿体为Ⅵ-1矿体和Ⅷ-1矿体，其中Ⅷ-1矿体位于Ⅵ-1矿体的上盘，矿体间夹石厚度5～20 m不等。

Ⅵ-1矿体分布于15～40勘探线之间，走向长1 870 m，斜长650 m，矿体走向北东45°，倾向北西，倾角70°～80°，局部直立，平均厚度10 m。

Ⅷ-1矿体分布于20～40勘探线之间，长约620 m，其中Ⅵ中段以上20～28勘探线基本采空，C1级储量主要分布在Ⅴ～Ⅷ中段，其它特征同Ⅵ-1矿体。

1.2 工程地质条件

矿区分布有沉积、岩浆、变质生成的各类岩石，矿体下盘分布有花岗闪长岩、变质砂岩和变质喷出岩，含矿围岩为矽卡岩，矿体上盘围岩为灰岩，其工程地质条件有如下特点：

1)矿床的沉积-变质岩与火成岩都有较高的节理性，影响其岩石的稳定性。

2)岩石强度遇水强度降低，其软化系数为0.58～1：石灰岩、斑岩、凝灰岩、砂岩、花岗闪长岩的硬度软化系数为0.68～0.75；多数岩石硬度软化系数为0.77～0.99。

3)矿体及下盘岩体属于中等稳固-稳固岩体，而矿体与上盘岩体交界处赋存有一条构造断裂带，稳固性较差。

综上所述，区域工程地质条件复杂，为滑坡、泥石流等不良地质灾害易发区，地下矿山巷道内工程地质条件应属中等复杂程度。

2 采矿方法优化选择

2.1 采矿方法初选

根据阿尔登铅锌矿开采技术条件及回采条件，结合矿山现有采装设备及技术力量，初步确定可采用的采矿方法为分段空场采矿法[6-7]和无底柱分段崩落法[8-9]。

1)分段空场采矿法

分段空场采矿法采场沿矿体走向布置，中段内矿体划分为2个分段自上而下进行开采，分段内采用中深孔钻机凿岩，崩落矿石由本分段平底出矿结构放出，铲运机出矿[10-11]。分段空场采矿法典型方案见图1。

图1 分段空场采矿法典型方案图(单位：m)Fig.1 Typical plan of sublevel open-stoping method

(1)采场布置及结构参数

采场沿矿体走向布置，沿走向长50～60 m，宽为矿体厚度。中段高度50 m，设2个分段，分段高25 m，中(分)段间留6～8 m顶柱，采场间留设宽5～6 m间柱。

(2)采准切割工程布置

主要的采切工程有：斜坡道、分段运输巷、分段凿岩巷、出矿穿脉、切割横巷、切割天井、分段溜井、回风联巷等。单分段采切工程量约为431 m/3 014 m3。

斜坡道及分段运输巷：斜坡道布置在矿体下盘围岩中，坡度12%～16%，分段运输巷布置在矿体下盘10～15 m。

分段凿岩巷：沿着矿体中间或靠下盘位置布置分段凿岩(受矿)巷，每隔8～10 m布置1条出矿穿脉连通上下盘矿体分段凿岩巷和分段运输巷。

(3)回采顺序

单层矿体时，先采上分段矿房、然后回收顶柱和间柱，再采下分段矿房；或先采上分段矿房、然后再采下分段矿房，同时回收两分段顶柱和间柱。多层矿体且矿体间夹层大于5 m时，同一分段内先采上盘矿体再采下盘矿体，上分段矿体采后再采下分段矿体。

(4)回采工艺

首先在矿房中部或一端施工切割平巷及切割天井，形成切割槽，然后以切割槽为自由爆破，崩落矿石采用铲运机从出矿穿脉铲除。

凿岩爆破：采场采用YGZ90钻机凿扇形中深孔，炮孔直径60～65 mm，排距1.4～1.5 m，孔底距1.8～2.0 m；采用装药器装药，炮孔装药系数0.7～0.75，视补偿空间情况每次爆破崩落3～6排炮孔。

通风：新鲜风流经中段运输巷、分段运输巷、出矿穿脉，污风经采空区(切割槽)、上中段(分段)回风联巷汇入上中段回风巷道。

出矿：铲运机由分段运输巷经出矿穿进入装矿，铲取矿石后直接装运矿卡车或倒入脉外溜矿井。

(5)矿柱回收与空区处理

单层矿体时，上分段矿房采后，即可采用中深孔一次崩落顶柱和间柱，铲运机从分段或中段底部结构铲出矿石；或上、下两分段矿房采用同时崩落回收两分段顶柱和间柱。多层矿体分别回采时，各矿体采后，及时崩落回收矿柱。

(6)主要技术经济指标

分段空场采矿法主要技术经济指标见表1。

表1 分段空场采矿法主要技术经济指标

2)无底柱分段崩落法

无底柱分段崩落法不分矿房矿柱，不留保护出矿巷道的底柱。按一定高度将阶段划为分段，自上而下回采分段。在同一分段按一定间距布置进路，在进路内凿岩强制崩落矿石，在崩落的岩石覆盖下出矿，以崩落围岩处理空区并控制地压。无底柱分段崩落法典型方案见图2。

图2 无底柱分段崩落法典型方案图(单位：m)Fig.2 Typical plan of sublevel caving without sill pillar

(1)矿块布置及结构参数

沿走向方向划分矿块，矿块长100～120 m，宽为矿体厚度。中段高度50 m，设3个分段，分段高16～17 m，根据矿体层数，矿体厚度大于3 m则布置1条凿岩进路。

(2)采准切割工程布置

主要的采切工程有：分段运输巷、分段凿岩巷、穿脉联巷、切割横巷、切割天井、溜矿井、回风联巷等。矿块采切工程量约为1 662.5 m/12 342.5 m3。

分段运输巷：根据矿体实际情况设计分段运输巷，布置在距矿体下盘10～15 m。

分段凿岩巷：沿着矿体中间或靠下盘位置布置分段凿岩(受矿)巷，每隔50～60 m布置1条穿脉联巷连通上下盘矿体分段凿岩进路和分段运输巷。

(3)回采顺序

单层矿体时，先采上分段、再采下分段矿体，上分段超前下分段30～40 m；多层矿体且矿体间夹层大于5 m时，同一分段内上盘矿体超前下盘矿体或上下盘矿体同步崩落开采。

(4)回采工艺

首先在矿块中部或一端施工切割平巷及切割天井，形成切割槽，然后以切割槽为自由爆破，崩落矿石采用铲运机从出矿进路铲出。

凿岩爆破：采场采用YGZ90钻机凿扇形中深孔，炮孔直径60～65 mm，排距1.4～1.5 m，孔底距1.8～2.0 m；采用装药器装药，炮孔装药系数0.7～0.75，每次爆破崩落1～2排炮孔。

通风：新鲜风流经中段运输巷、分段运输巷、穿脉联巷，清洗工作面后污风经切割槽或回风井汇入上中段回风巷道。

出矿：铲运机由分段运输巷经穿脉联巷进入出矿进路装矿，铲取矿石后直接装运矿卡车或倒入脉外溜矿井。

(5)主要技术经济指标

无底柱分段崩落法主要技术经济指标见表2。

表2 无底柱分段崩落法主要技术经济指标

2.2 采矿方法优选

分段空场采矿法与无底柱分段崩落法主要技术经济指标及优缺点比较见表3。从表中可以看出，二者回采时人员设备均在巷道中作业，顶板暴露面积小，均能有效保证人员设备作业安全，同时均采用中深孔落矿，铲运机出矿，作业集中，设备利用率和生产效率高。比较而言，前者主要是在控制矿石损失率、贫化率及回采作业条件等方面优于后者，而后者在采场生产能力、采切工程量、采场准备时间、矿柱回收及空区处理等方面有优势。

表3 主要技术经济指标及优缺点比较

阿尔登铅锌矿矿体呈层状产出，且整体品位偏低，为取得较为理想的经济效益，该类型低品位矿体回采的关键是控制回采过程中的矿石贫化，提高出矿品位。前苏联时期，曾在该矿上部采用无底柱分段崩落法进行回采，贫化率控制不理想，达35%～40%，表明无底柱分段崩落法无法有效控制矿石贫化。

综上所述，推荐阿尔登铅锌矿采用分段空场采矿法进行回采。

3 结论及建议

1)阿尔登铅锌矿矿体呈层状产出，且整体品位偏低，为取得较为理想的经济效益，该类型低品位矿体回采的关键是控制回采过程中的矿石贫化，提高出矿品位。经比较分析，推荐阿尔登铅锌矿采用分段空场采矿法进行回采。

2)分段空场采矿法采场设计生产能力250～300 t/d，矿石损失率20%～25%，贫化率15%～20%，千吨采切比7.54 m/kt(62.17 m3/kt)。