谢成彬（云南金鼎锌业有限公司，云南 兰坪 671401）

上下盘均不稳固缓倾斜中厚矿体采矿方法研究

Study on mining method of gently inclined medium-thickness ore body with heavy hanging wall and foot wall

谢成彬（云南金鼎锌业有限公司，云南 兰坪 671401）

针对蜂子山矿段矿体产状及使用的采矿方法的弊端，提出了两种较优的采矿方法，即柔性假顶有底柱分段崩落法和先空场再诱导冒落采矿法，通过生产实践对这两种采矿方法的采场结构、回采工艺、技术经济指标等方面进行比较，认为先空场再诱导冒落采矿法为该矿体的首选方法，并对其存在的问题提出了改进措施。

柔性假顶；诱导冒落；采矿方法；比较

1 前言

由云南金鼎锌业有限公司开发的金顶铅锌矿位于云南省金沙江、澜沧江、怒江“三江”成矿带的中心部位兰坪县金顶镇境内，属特大型铅锌矿床。蜂子山矿段是金顶铅锌矿7个矿段之一,并由18个矿体组成，其中ⅪⅤ1主矿体受F2断层控制构成一个“S”型的扭曲面，因而矿体倾角变化大，从缓倾斜、倾斜到急倾斜都有；矿体厚度从薄矿体、中厚矿体到厚矿体都有。

蜂子山矿段含矿层为景星组（K1J1），其总体走向北东，倾向北西。产状上部缓下部陡。岩石致密坚硬，为石英细粒砂岩，岩体系块状结构，在未受到风化和构造影响的情况下该层属中等稳固程度。矿体直接顶板为花开组（J2h1）软弱岩层，岩性为粉砂质泥岩，泥质粉砂岩互层，夹粉砂岩和细砂岩，力学强度低，岩体为层状碎裂结构，稳定性差。矿体底板为云龙组（Eyb-2），系坚硬岩层，为含石膏砂质角砾岩，细砂岩。顶部数米至十余米的岩体往往比较破碎，稳定性差。矿层同顶、底板之间的接触关系均为大型软弱结构面。矿围岩物理力学参数见表1。

蜂子山矿段一期开采范围为2 300m标高以上勘探线P42～P50之间的矿体。上下盘均不稳固缓倾斜厚大矿体位于P42～P45线之间，平均倾角为30°，铅垂厚度为20m，平均品位为含铅4.8%，含锌1.63%，无氧化结块趋向，属低品位的铅锌矿体。上下盘围岩均不含矿，矿围接触面比较明显。

表1 矿围岩物理力学参数

2 目前使用的采矿方法及存在问题

蜂子山矿段一期开采工程2 300m以上设置4个中段，分别为2300、2340、2380、2420m中段，已完成2380m中段以上的开拓工程，并正在实施2380、2420m中段的采矿工作。根据蜂子山矿段P42～P45之间矿体产状及围岩的物理力学性质，目前正在使用的采矿方法为有底柱分段崩落法。该采矿方法虽然在理论上非常成熟，但在该矿段的P42～P45之间矿体的应用并不理想，主要存在问题：一是矿体倾角较缓，大量工程布置在下盘脉外，而下盘围岩不稳固，施工难度大，增加了工程成本；二是矿石品位不高，不允许有较大的贫化，但矿体和上盘围岩均不稳固，在拉底、切割过程中上盘围岩即垮塌，造成矿石大量贫化；三是采场内矿石靠自重溜入漏斗，因矿体倾角缓，上部形成一个三角体矿石不能溜下，造成矿石损失过大。鉴于现有采矿方法在开采P42～P45线矿体时存在的问题，必须找到更优的采矿方法以解决采矿成本高、矿石贫化损失大的问题。

3 采矿方案的提出

针对矿体赋存条件，结合矿山多年生产实践，并经过充分的技术论证，提出了两种采矿方法：一是柔性假顶的有底柱分段崩落法；二是先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法。为了得到这两种采矿方法的相关数据，以进行优化选择，在2380m中段P43线安排一个矿块进行柔性假顶的有底柱分段崩落法的试验，在2380m中段P45线安排一个矿块进行先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法的试验。

3.1 柔性假顶有底柱分段崩落法

该方法是将矿体顶板2m厚矿体用壁式崩落法回采后，铺上钢丝绳等柔性材料，然后进行放顶，这样在上盘岩石与未采矿石之间形成一假顶。然后回采假顶下面的矿石，由于柔性假顶的存在，在覆盖岩石与崩落矿石之间形成一隔离层，从而达到控制矿石贫化的目的。

在P43线设置的矿块沿走向布置，长度为50m，宽度为矿体厚度，高度为阶段高度40m。根据工作面长度的需要，采用两个分段进行切顶工作。切顶工程中矿石溜井断面为1.5m×1.5m，安全道、切割（拉底）巷道、切割上山为2m×2m，采场布置见图1。

图1 柔性假顶有底柱分段崩落法示意图

按照设计布置好采准切割工程以后，进行回采，回采包括落矿、出矿、顶板管理等工作。落矿采用浅孔爆破，炮孔深度1.6～1.8m，稍大于工作面的一次推进距离。出矿采用电耙，电耙绞车安设在切割巷道或硐室内，随工作面的推进，逐渐移动电耙绞车。顶板管理包括支护、铺设柔性假顶、放顶。采用木支护，支柱直径180mm，排距1.5m，柱距1m。假顶采用钢绳加金属网，最底下铺直径25mm的废钢绳，上面铺两层金属网；中间层为大网格钢筋网，网格100mm×100mm，钢筋网由钢筋焊接而成经纬网，横向筋为受力筋，直径为10mm,纵向筋直径为6mm；上面一层为金属网，网孔40mm×40mm，金属网用12号铁丝编制而成，网片用铁丝扎结成整体；为减少层间的移动，可喷射50mm的混凝土。假顶布置见图2。

图2 柔性假顶结构示意图

当回采工作面推进到一定的悬顶距时，暂时停止回采，需进行放顶。放顶过程为先用绞车回收支柱，顶板将自然冒落，必要时强制崩落。

3.2 先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法

该方法在分段内分矿房和矿柱，在矿房内先预留护顶层和顶柱，并在护顶层和顶柱下用空场法将矿石无贫化的采出，然后回采矿柱，并诱导护顶层和顶板垮落，如果不能诱导冒落，可采用强制崩落，最后在覆岩下出矿。采用电耙加漏斗底部结构采准形式，中深孔落矿。

按照设计要求，在蜂子山矿段2380m中段P45线沿走向布置一个采场进行试验。采场阶段高度为40m，分段高度10m，底柱6m。矿块沿走向布置，以电耙道为单元划分，耙运距离为30m，电耙巷道间距12m，规格2m×2m。漏斗间距5m，斗穿和斗颈均为2m×2m，采场布置见图3。

图3 先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法示意图

由于矿体倾角较小，出矿、行人、通风和运送材料等采准工程设置在下盘脉外。电耙道布置于下盘脉外，双侧对称布置漏斗。分段采用独立垂直放矿溜井，阶段运输采用穿脉装车的环形运输系统。由于在P45线附近矿体下盘与围岩之间有一层角砾岩，岩体相对围岩更稳固。因此将采准工程布置在角砾岩之中。在堑沟上部沿矿房走向掘进一条凿岩平巷，在平巷的尽头采用“丁”字形拉槽法形成切割槽，进而形成补偿空间。使用YG-90型凿岩机凿岩，用电磁雷管引爆导爆索起爆。炮孔呈扇形布置。在炮孔布置过程中必须严格控制其深度和倾角，以避免在爆破过程中破坏护顶层和顶板。在将中深孔爆下的矿石通过电耙道耙运至溜矿井出到一定程度后，再通过浅孔将护顶层和顶板诱导冒落下来，在覆岩下出矿。

4 采矿方法的比较

在两种采矿方法试验结束后，通过试验数据计算出这两种采矿方法的技术经济指标，见表2。

表2 两种采矿方法的技术经济指标

柔性假顶有底柱分段崩落法放矿管理难度大，要求多分段平行放矿，在出矿不均匀的情况下或放矿高度下降到一定程度后，柔性假顶将破裂，造成矿石较大的贫化；该法除了正常的采切工程以外，需要切顶铺设钢筋网柔性假顶，工艺复杂，采切工程量大、周期长。先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法由于人员要到留底矿石上的空间内诱导顶板冒落或强制崩落，存在一定的安全风险；在冒落下来的矿石出到一定程度后，因矿石急剧贫化，而达到无法使用，从而造成矿石的损失。

5 结语

根据本公司蜂子山矿段生产实践证明，先空场再诱导冒落的有底柱分段采矿法具有采矿工艺简单，贫化率较小，生产成本较低等优点，该法已成为蜂子山矿段上下盘均不稳固缓倾斜低品位中厚矿体最优的采矿方法。对于存在的安全性差，损失大等缺点，已采取了措施进行改进。①在间柱内掘进人行井和凿岩硐室对护顶层和顶板进行诱导冒落或强制崩落，避免人员直接暴露在顶板下，从而有效地提高安全性。②留足够的护顶层和顶板，并且加强中深孔的控制范围和减少爆破震动。③加强出矿管理，尽量使崩落下来的矿石均匀下降，以减缓矿石的贫化时间，从而提高矿石的回采率。

[1]解世俊.金属矿床地下开采（修订版）[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[2]《采矿手册》编委会.采矿手册第（第4卷）[M].北京：冶金工业出版社，1999.

[3]姚宝魁.矿山地下开采的稳定性研究[M].北京：中国科技出版社，1994.

[4]黄胜生.国内外缓倾斜中厚矿体采矿方法[J].矿业研究与开发，2001，21（4）：21-24.

TD853.21

B

2010-11-22

谢成彬(1975-)，男，四川简阳市人，采矿工程师，主要从事采矿技术及生产管理工作。

Abstract:In view of the occurrence of Fengzishan ore body and the shortage of mining method,two better mining methods are put forward,one is subleveling with sill pillar and flexible artificial roof,and another is open-stope-before-induced caving method.The stope structure,stoping technology and technical-economical indexes of two mining methods are compared based on production practice.The open-stope-before-induced caving mining method is the optimum method,and the improvement measures for existing problems are put forward.

Key words:flexible artificial roof;induced caving;mining method;comparison

1672-609X（2011）02-0003-03