裘煜灼

摘要：本文是笔者在铜矿开采设计工作实践中遇到的几个问题提出来进行探讨，寻求一种正确的采矿设计方法，切实解决该矿山开采方法中出现的问题，让设计更准确、运用更合理、生产更安全。

关键词：采矿方法；采矿方法适应性论证；采矿步骤

一、矿山概况

该矿区位于新安江水库的边上，矿区中心点地理坐标：东经119°19′04″，北纬29°32′40″。

1、矿床地质及成因

矿体系断裂充填的含铜黄铁矿脉，走向北东东60°，倾向南东120°～160°，倾角50°～86°，地表已氧化为含铜铁帽。矿床为一典型的中低温热液充填矿床，围岩蚀变主要为绢云母化、硅化，组成矿石的基础矿物为黄铁矿、黄铜矿，脉石矿物以石英、绢云母和方解石、白云母为主，有用矿物的赋存状态以细脉状充填的形式为主。根据构造对矿体的控制、矿化与围岩的关系以及区域矿点分布特点和矿化与岩体的关系等因素判断，矿床主要受区域断裂构造的控制，属中温热液充填矿床。

2、矿山储量及矿体参数

矿山核算的保有资源储量为：铜矿石量为61313吨，褐铁矿矿石量为1137200吨，根据矿床类型及开采情况，按60%的可信度折算后作为利用的资源储量，铜矿石量36787 吨，褐铁矿矿石量682320 吨。其中+500米以上资源储量占总资源储量的30%，其中铜矿石量11036 吨，褐铁矿矿石量204696吨。

+500米以上矿体走向长度约670米，矿体厚度为12米～26米，平均厚度16.5米。+500米以上矿体的倾角为85°，倾向长度20米～60米，平均长度40米。

3、矿山开采的技术条件及矿体顶、地板条件

1）水文地质条件

矿区地下水位低，地表在+450米标高以上无大的水体，地下水完全受大气降水补给，地面地形陡峻，非常利于自然排水。矿区开采水文地质条件简单。

2）工程地质条件

矿体赋存于+300米以上，铁帽出露于+520～+560米，矿体氧化深度大，在+415米以上矿石松软，矿体倾角陡，特别是在+450米以上，矿山在施工沿脉巷道时出现了矿石冒落、坍塌现象，矿体分化严重，部分矿体成砂状且极易冒落。开采技术条件较复杂。依据矿床赋存条件，宜于地下开采。

3）礦体顶、地板

矿体底板为粉质砂叶岩、顶板白云岩。

4、矿山现状

该矿是一个将要投入生产的地下开采矿井，曾在2007年5月编制了该矿地下开采的《矿产资源开发利用方案》。以下简称方案《方案》。当时《方案》对+500米以上部份矿石埋藏浅、有的厚度大于20米。计划+500米以上可作为露天开采，所以+500米以上《方案》没有进行开拓布置。因为矿区地处新安江库区，当地环保部门不允许该矿区进行露天开采。

因此，需要重新编制+500米以上该矿山地下开采的《开发利用方案》。

5、矿山现有巷道工程

目前在+450米标高以下铜矿体有三条平硐，分别为：+282米、+332米、+411米平硐，其中 +282米、+332米 为运输平硐，+411米为主回风平硐；各平硐之间采用盲斜井、天井联接形成系统。共形成开拓平巷3979米，采准工程938米，通风井250米。

二、采矿方法分析与选择

原《开发利用方案》依据该矿区的地质条件、水文地质条件、矿床赋存及构造地质条件等；选择了分段空场采矿法及浅孔留矿空场采矿法作为该矿山的采矿方法；浅孔留矿空场采矿法的参数；工作面的高度1.8～2.5米。矿房沿走向布置，当矿体厚度大于15米时；阶段高度取40米，矿块长度取48米，分段高5～6米，底柱高11米，顶柱高6米，间柱宽8米，漏斗间距6米。但是在+450米以上施工实施的过程中，由于矿石出现冒落现象，浅孔留矿法开采，从现场情况调查发现；47线至54线矿床氧化带，块状硫化物的氧化铁帽；其形状如散砂，其厚度12米～24米，倾角85°。

特别是接近地表的矿体分化严重，部分矿体成砂状且极易冒落。存在严重的安全隐患。因此，+500米以上的矿体必须重新选择合适的采矿方法。

针对+500米以上的矿体松散如砂、极易冒落现象，根据该矿顶、底板为粉质砂叶岩、白云岩，其围岩整体性好、抗压强度大的特点。+500米以上的采矿方法设计推荐无底柱水平深孔阶段矿房采矿法，把阶段运输巷布置在脉外的顶、底板围岩内。炮孔作业天井也布置在顶、底板围岩之中。炮孔作业天井之间的间距，要从矿体厚度，炮孔作业天井硐室的布置，水平深孔钻机的能力等参数来考虑。设计水平深孔长度不大于20米。炮孔作业天井距离可控制在20米～40米左右。在顶、底板围岩布置的炮孔作业天井与矿体之间的间距为3米～5米。水平深孔的平面布置为扇形布置。最小抵抗线为4米。矿体厚度大于12米，采用顶、底板双运输巷道布置。

上述采矿方法与省内几位资深采矿专家进行了研究探讨，认为上述采矿方法比较接近该矿区+500米以上矿床赋存的实际情况及开采条件，设计确定；在+500米以上采矿推荐；无底柱水平深孔阶段矿房法开采。阶段运输平巷布置在脉外的顶、底板围岩内设置天井进行矿体炮孔作业-采用无底柱水平深孔阶段矿房法开采-蟹爪式扒岩机在底部石门出矿的采矿方法。在+500米以下根据矿体的风化程度仍可采用浅孔留矿法开采。

三、采矿方法的内容及步骤

1、该采矿方法的内容

在矿体的顶板或地板，距顶板或地板3米～5米的岩体中设置天井，天井与天井之间的间距为20米～40米，人员在天井里由下而上向矿体进行炮孔作业、装药、爆破等。当矿体爆落之后，由蟹爪式扒岩机在石门与矿脉底部连接处进行扒矿作业。

2、该采矿方法的特点

1）在矿体极易冒落的条件下，人员无需在矿体中间、下面进行作业，安全生产作业有保障。

2）不设置底柱、间柱，只需设置阶段矿柱。

3、该采矿方法的注意事项

该采矿方法的底部出矿是在不设置底柱、间柱的情况下出矿的，因此矿体的倾角必须在80°以上。为了防止顶、底板冒落出矿后不能留有明显的空间。出矿数量参考该矿体的松散系数，不能超过其松散系数的增加数量。

4、矿块结构参数

中段沿走向划分为矿房。矿体中矿房长一般为50米。由于本矿矿体局部地段受条件限制，个别矿体矿房长度可略有增减。

+500米至露头不设置顶柱，因为该矿体露头；一是厚度大（12米～26米），二是倾角大85°，三是风化严重已成砂状且极易冒落。同时根据特殊采矿方法不需要设置底柱及间柱。

+500米与450米的阶段矿柱的宽度，按矿体1.5倍的厚度作为矿柱的宽度。

5、采准及切割

采切工程：由阶段运输平巷（+500米岩石运输平巷）上掘石门、顶、底板内采准天井。石门（断面2.2米×2米），天井（斷面2米×1.4米），沿+500米岩石运输平巷每隔25米～50米设置一个采准天井、每隔10米～15米设置一个石门。矿体内紧贴地板掘拉底平巷（断面2米×2米）。矿体爆破崩落，便于蟹爪式扒岩机进行出矿。

矿房采准工程量见下表，采准、切割工程量自然米为360米，体积1260立方米，

折合为标准米为300米。该矿块可采矿量约45000吨，则万吨采切比为66米。

6、凿岩和爆破

矿块采准切割工作完成后，即可进行回采作业，自采准天井向上回采，回采使用Yz-90型凿岩机凿岩，水平，放射形或扇形倾斜炮孔，Q-100型装药器装药，孔径50毫米～80毫米，孔深10米～25米，最小抵抗线2.1米～2.0米，孔底距2.1米～3.2米。装药长度为孔深的55%～65%。

爆破采用2号岩石炸药，导爆管微差爆破系统，高聚能起爆器起爆。

7、装矿及运矿

主要通过蟹爪式扒岩机进行出矿，把矿石放入0.55立方米翻斗式矿车（或手推车）。最后由PD500平硐出矿井。

8、采空区处理

矿房回采过程中一般不支护，当爆落的矿体大回放结束时，利用已施工的顶、底板天井采准系统，崩落顶、底板，消除地压。

四、技术措施

1、无底柱水平深孔阶段矿房法技术措施

1）为了防止顶、底板冒落出矿后不能留有明显的空间。出矿数量参考该矿体的松散系数，不能超过其松散系数的增加数量。

2）当爆落的矿体大回放结束时，要进行强制放顶。

3）无底柱水平深孔阶段矿房法在回采局部放矿及大回放时，出矿人员不允许进入采场内，只允许蟹爪式扒岩机机头进入采场内进行扒矿作业。

2、天井、溜井掘进技术措施

1）每班作业前，先检查通风设施，进行局部通风，确认安全后，方可进入工作面。上、下人要先打招呼，限一人一梯行走。上、下拿工具、材料时要取得联系、要稳当，严防坠落。

2）撑木间距不大于0.8米。撑木直径不小于12厘米，要有撑木窝，深度视岩石硬度而定，但最浅不得小于4厘米。

3）人梯须有交错布置牢固可靠。

4）掘进高度大于7米时，应装梯子间、碴子间等设施，梯子间和碴子间应用隔板隔开，如无梯子间应设上部有安全棚的梯子。撑木必须牢固，隔墙保持直线，装订严密。

3、地表塌陷技术措施

1）对采矿后地表塌陷区应设置警示标识，并对塌落物进行降坡处理，防止二次滑坡。

2）对采矿后定期对地表塌陷区进行观测，如发现有塌陷的征兆时，应进行及时处理。

五 结语

对于厚度达20米以上、倾角在80都以上的浅部含铜黄铁矿，熟称含铜铁帽采用无底柱水平深孔阶段矿房采矿法进行开采，从理论上解决了矿体松散如砂、极易冒落工人不能进入工作面的采矿难题，为类似矿体的开采总结出一种较为成功的采矿方法。

参考文献：

[1]《金属非金属矿山安全规程》（GB16423-2006）

[2]《爆破安全规程》（GB6722-2003）

[3]《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）

[4]《金属非金属地下矿山通风技术规范》（AQ 2013.1-2008）