张志飞

（紫金矿业集团股份有限公司 上杭 364200）

1 概况

某大型锌多金属硫铁矿床矿体呈层状、似层状、局部透镜状，南西—北东向展布，走向长约1400m，南北宽约1300m，面积约1.5 km2。矿区地质构造复杂，裂隙发育，含水丰富，围岩稳定性一般，矿体埋藏较深，在厚度、走向、倾向呈变化大的特点。矿区内矿体数量多，矿石资源量大，形态复杂，矿体大部分为缓倾斜—倾斜中厚至厚矿体，多呈叠加产出，开采时各矿体之间相互影响制约，采切工程多，贫化损失很难控制，属于极难采类型的矿体。

2 矿山开采存在的问题

矿山采用地下开采，主副井+斜坡道联合开拓方式，西风井回风，年生产能力230 万吨。采用分段凿岩阶段空场嗣后充填采矿方法，矿块走向长105m，宽为矿体厚度，阶段高为50m，分段高度16～17m，顶柱厚4m。凿岩巷道垂直矿体走向布置，沿走向按15m长度划分为若干个矿房和矿柱，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱。中深孔采场生产出矿能力600～1000吨/天。

主要开采工艺为：阶段运输巷道沿矿体下盘布置，沿矿体的下盘设采区斜坡道，用于连接各个分段运输巷道，作为无轨设备进出兼进风通道。拉底巷道垂直矿体走向布置在矿房的底部中央，装矿进路在出矿进路中每隔12m以60°角掘至拉底巷道，在采场内每隔16～17m高设分段凿岩巷道，矿石溜井每100m设一个。凿岩采用QZJ-100B潜孔钻凿岩机在拉底巷道和分段凿岩巷道内打上向扇形炮孔，排距1.8～2.0m，孔底距2.0～2.5m，钻孔直径90mm。采用分段爆破、分段出矿方式，自上而下回采顺序，爆破后矿石用装载机配合自卸汽车直接运往中央矿石溜井。

目前矿山开采主要存在问题：矿体倾角缓，约25°，采用现有采矿方法及采场结构布置形式，为减少上盘围岩混入，每个分段的切割井必须倾斜布置在矿体上盘，而后扇形中深孔也要倾斜布置，增加施工难度；下盘炮孔布置时如果沿着矿体边界布置，会出现崩落的矿石在下盘受角度的影响部分矿石不能自然溜至受矿巷内，造成下盘出矿损失大，如果下盘炮孔孔底按50°布置，则会出现下部围岩混入，上部矿石损失的现象，最终造成贫化、损失增大。

3 采矿方法优化

因矿体厚大但品位较低，根据现有采矿方法并结合实际情况，对采场进行优化，以“尽可能降低贫化，适当损失”为原则布置采准、切割和回采工程。通过在各分段之间增加一个分层（高度8-9m），再从分层布置凿岩巷道和底部结构对其进行回采，即在分段基础上采用分层凿岩分层出矿回采的方式。脉外运输巷和采区斜坡道布置方式与原采矿方法一致。

（1）矿块布置参数

矿块沿矿体走向布置，宽为矿体厚度，长80m，矿块高50m，顶柱厚4m，分段高16～17m，分层高8～9m。矿块间留设6m厚安全间柱，每个采场的回采作业相对独立、互不影响，保证矿山生产安全。

（2）采准切割

各分段沿脉布置水平凿岩巷道，凿岩巷道规格为2.8m×2.7m。当矿体水平厚度≤18m，沿矿体下盘边界布置一条凿岩巷；当矿体水平厚度在18m～35m时，一个水平布置2 条凿岩巷，其中一条沿矿体下盘边界布置，一条布置于矿体中间；矿体水平厚度在35m以上时，则需根据矿体的厚度增加凿岩巷道。

离矿体下盘边界12～18m 的范围内布置下盘沿脉运输巷道，从沿脉运输巷道内每隔10～14m向矿体布置装矿进路，装矿进路与沿脉运输巷道的夹角以45°～60°为宜。以每个分段穿脉巷道外侧距离穿脉3～3.5m 布置溜井，溜井规格Φ2.5m。溜井和分段之间采用小分支溜井贯通，分支溜井规格Φ2m，每分层的出矿直接运至下个分段的分支溜井。

（3）回采工艺

采场采用中深孔凿岩爆破，凿岩设备为YGZ-90机，钻头直径为Φ60～65mm，炮孔深10～18m。由于矿体倾角较缓，为确保下盘矿体爆破后自溜效果好，靠下盘的炮孔布置尽量增大倾角；为减少挤压和下盘的残矿量，靠下盘的3～5 个炮孔采用抛掷爆破；为减少上一分层靠上盘缓倾斜中深孔的施工量，下分层靠上盘的倾斜中深孔尽可能延伸到上分层上盘区域。爆破过程中，为减少上盘炮孔爆破的挤压阻力作用，采用上下两个分层错开2～4 排的爆破方式，并且每次爆破的最后一排两边炮孔各增加1～2 个加强孔。采场中间位置采用VCR 爆破法形成切割槽，切割槽规格Φ2m。

孔网参数为炮孔排距1.3～1.5m，孔底距1.3～2.5m。采用导爆管雷管起爆，每次爆破3～4 排，炸药单耗0.33～0.38kg/t。为便于多分层同时起爆，方便连线，在采场端部矿柱内用中深孔打3 个连线孔，或打一个Φ80～100mm的连线孔。

（4）采场出矿

采场底部采用4m3柴油铲运机出矿，铲装的矿石运入附近溜井或直接装入汽车，由汽车运至中央溜井，下放至破碎站。各分层采用2m3的柴油铲运机出矿，铲运机直接在作业面铲装，铲装的矿石运入附近溜井中，由溜井放入中段漏斗，再由漏斗装入汽车。该方法回采时作业点多，通过合理的生产组织管理，可以满足800～1000t/d的出矿能力。

（5）采场充填

在矿房回采完成之后，砌筑充填挡墙封堵采场空区各出口，然后进行充填。主要以崩落采空区顶板围岩或废石充填为主，亦可采用尾砂胶结充填。

4 结论

分段空场采矿法适用于缓倾斜厚度矿体的回采，采场生产能力较高，但贫化损失较难控制，矿山结合实际，以“尽可能减低贫化，适当损失”为原则，通过采场走向上的转变，采准工程的合理布置，可以起到大幅降低贫化的效果，最终实现较好的经济效益。

图1 垂直走向布置的分段空场法示意图