昭通铅锌矿Ⅰ号主矿体采矿方法探讨

杨文杰，解联库，贺昌友，黄兆来

(1.云南省昭通市铅锌矿，云南 彝良 657602；2.云南驰宏资源勘查开发有限公司，云南 曲靖655000；3.北京矿冶研究总院，北京 100044)

昭通市铅锌矿采矿权属云南驰宏锌锗股份有限公司所有，矿山由河东片区、河西片区、河西井口片区三个片区整合而成。目前，主要在河东片区进行开采，开采方式为地下开采。矿山整合前，采用的采矿方法极不规范，采富弃贫较严重。自矿山整合后，采用平硐和盲斜井联合开拓，同时设有辅助提升竖井，目前已形成910m、846m、760m等3个主运输水平，670m中段尚在建设中。各中段间的人员往来、材料、矿石(含废石)提升，大都通过斜井和竖井来完成，已形成的中段斜井：1号斜井(910～846m)、2号斜井(910～670m)、115斜井(846～814m)、109斜井(846～814m)等。

矿山共有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号矿体，Ⅱ、Ⅲ号矿体为零散鸡窝矿，产状不明显。在846m中段以上，Ⅱ号、Ⅲ号矿体已基本采完，Ⅰ号矿体已开采至825m。由于进行空区治理，目前Ⅰ号矿体没有进行开采。目前，矿山主要开采796m中段、814m中段的Ⅱ、Ⅲ号小矿体，采用自然崩落法和浅孔留矿法回采，采用天井和电耙出矿，矿石采用提升机提至846m中段，经斜井提出地表；开采Ⅱ、Ⅲ号矿体，采用人工砼底柱留矿嗣后集中充填采矿法。Ⅰ号主矿体属急倾斜矿体，埋藏较深，采矿难度较大，昭通市铅锌矿现有的采矿方法，已无法适应该矿体的采矿需要，需要探索一种更安全、经济合理的采矿方法。

1 地质概况

1.1 矿体地质

I-6号矿体倾角较大，近似垂直，矿体上盘围岩与下盘围岩均在上泥盆统宰格组(D33)内，岩性为灰白、灰色-厚层状粗晶白云岩，夹含藻白云岩浅色层及少量页岩。岩体结构类型为块状结构，岩体较完整，岩溶不发育，以溶蚀小孔、溶蚀裂隙为主，含不均匀岩溶裂隙水，富水性中等。岩石坚硬而脆，浅部裂隙较发育，裂隙率为0.66%～1.85%，以短细为其特征，裂隙发育深度一般在海拔850m以上。岩石干燥抗压强度为58.84～117.68MPa，但遇断层破碎带，其抗压强度减弱，易产生坑道边壁变形而需支护。整体上岩体结构形态为不规则块体,岩性坚脆,节理较发育,整体强度较高,稳定性较好。

Ⅰ号主矿体其走向长280～320m，倾斜延深大于340m(地表露头标高1040m，深部钻孔控制标高670m)，东西两侧局部出现透镜状、扁豆状孤立的小矿体，规模不大，走向长10～15m，倾斜延深10m多。该矿体825m以上已被采空，现分布标高为796～670m。Ⅰ号矿体赋存于上泥盆统D33-2地层中，围岩为中粗晶白云岩。矿体走向与地层一致，走向北东～南西，倾向南东，倾角70°～85°。矿体水平厚度5.21～30.40m，平均厚度17.93m，变化系数40.46%；Pb品位2.64%～13.09%，平均5.46%，变化系数65.55%；Zn品位3.90%～30.94%，平均12.81%，变化系数66.61%。

1.2 矿体围岩

矿体产出受岩性控制明显，矿体上、下盘多数都为粗晶白云岩，极少数矿体与含碳页岩、灰岩接触。矿体上、下盘围岩蚀变以白云石化、硅化、黄铁矿化为主，其次为重晶石化、方解石化。

2 采矿方法可行性分析

根据Ⅰ号矿体地质报告书，Ⅰ号矿体在814m中段受断层影响，矿体被错断，分割成多个小矿体，其中以I-6号矿体为最大。I-6号矿体赋存最大标高为796m，下延至700m以下，下延情况不清。825m标高以上矿体基本已采空，825～796m尚有部分残余矿体。昭通市铅锌矿为防止大明槽塌陷坑进一步发育，目前已停止对此部分矿体的开采。本次方案考虑仍然不回采此部分矿体，则大明槽采空区底板(825m)至此次方案设计的I-6号矿体，最大赋存标高(796m)有30m的天然矿柱保护，开采I-6号矿体，对上面的影响较小，应该可以进行开采。

根据I-6号矿体地质报告附图，I-6号矿体在760m中段较为厚大，上延18m后，顶部受断层错断影响，出现分支、尖灭现象。780m标高以上矿体厚度变小，主矿体厚度在96号剖面线收缩为16m，在98号剖面线矿体分支，最大厚度为7m，其他剖面上尖灭或厚度更小。矿体在760m标高厚度最大，达43m，在760m中段穿脉巷道掘进过程中，因矿体较为疏松，含较多的硫铁矿，小断面掘进，顶板即失稳，垮落高度达6m以上。

综合考虑各方面的因素，推荐采用机械化进路回采方式，在780m分层建造人工假底(顶)，将I-6号矿体分成两个块段：①780～760m标高矿体，因矿体厚度较大，采用下向小分段矿房矿柱胶结充填采矿法进行回采；②780m标高以上矿体，因矿体厚度较小，且矿体分支，建议采用上向分层充填采矿法进行回采。一定程度上，可根据矿体稳固性、矿体厚度等适当进行挑采，废石干式充填，以降低成本。上向分层充填采矿法，在该矿体所能采用时间很短，这里就不作详细介绍。

3 机械化盘区下向小分段矿房、矿柱采矿法设计

3.1 盘区划分及开采顺序

盘区构成要素包括盘区划分、盘区长度确定。盘区长度主要根据电动铲运机的有效出矿运距来确定，确定盘区长度为60m。

I-6号矿体在760m中段，厚大部分矿体分布在94+1剖面至100号剖面线之间，100号剖面线至104号剖面线之间为端部薄矿体，矿体走向总长160m，其中厚大部分矿体走向长102m，最大厚度(在96+1号剖面线)46m，平均厚度33m。原则上，按60m一个盘区进行划分，实际将矿体沿走向划分为3个开采盘区，依次是1号盘区、2号盘区和3号盘区。其中1、2号盘区为开采厚大部分矿体盘区，3号盘区为开采100～104号剖面之间的端部薄矿体盘区。

盘区开采顺序：先采2号盘区，再采1号盘区，最后回采3号盘区。

3.2 分层高度

随着回采分层高度的增大，采场生产能力和采矿效率随之提高，同时采准比、采充成本也都随之降低，但分层高度受到矿岩稳定性、充填体强度、采场顶板管理方法、落矿方式及凿岩设备等因素的制约。综合分析各种因素，并参考其它矿山的经验，确定回采分层高度为3m。

3.3 分段高度

机械化盘区下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法中的分段高度的确定，需要考虑回采的安全性、假顶的制作量、围岩的稳固性、顶板的监护及处理措施。分段高度越大，假顶的制作量越小，胶结充填量越小，但分段高度的增大，顶板的管理难度加大，综合考虑确定，机械化下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法的分段高度为6m。即每隔2个分层制作一次假顶，共布置有4个分段，依次为762m、768m、774m、780m分段。假顶工程布置在此4个分段标高水平。

3.4 回采进路结构参数

回采进路结构参数是采矿的主要关键参数，是影响采场稳定性、采矿生产能力、采充成本、劳动生产率的重要因素。根据工程地质对Ⅰ号矿体矿岩稳定性的初步评价，参考其它矿山的经验，设计初步选择回采矿柱宽度3m(或4m)，矿房宽度6m(或8m)，矿柱、矿房进路垂直矿体走向布置，进路长度为矿体水平厚度。

采准布置。下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法采用上、下盘双采准布置形式，即在上盘、下盘对称布置采准斜坡道、溜矿井、分层巷道、矿房、矿柱出矿道等，现有的采准系统可以利用，作为下盘采准系统，新增一套上盘采准系统以及一条上盘溜矿井出矿联道(约170m)。

设计考虑下盘溜矿井兼顾作为采场回风井，下盘溜矿井延伸至814m中段，按54m垂直高度考虑。

上盘溜矿井。考虑溜矿井上段作为矿房废石干式充填所需渣子的倒渣小井，从814m中段将各中段采准、基建掘进渣子卸入此溜矿井，在上部设置挡板，与下部溜矿井分开，上段作为溜渣井，下段为溜矿井。废石干式充填时，从此溜矿井旁直接铲装，倒入采场进行充填。上盘溜井亦按54m垂直高度考虑，与814m中段相连。

其他上盘采准系统，只考虑至777m标高(780m分层在下盘)。

下盘采准系统与780～796m采准系统相连。

各盘区共用脉外采准折返式斜坡道,斜坡道断面2.4m×2.6m=5.83m2。

根据设计的分段高度及目前的采准施工情况，在下盘布置有768m、774m、780m标高共3条分段巷道，在上盘布置765m、771m、777m标高共3条分段巷道，总计：上、下盘共布置6条分段巷道，各分段巷道通过分段联络巷与矿体采准斜坡道相连。此6条分段巷道亦是分层巷道，负责每个分层矿房、矿柱的回采。

设计分段平巷巷道中心距矿体下盘边界的平面距离为5m，分段巷道断面与斜坡道断面相同，各个分段巷道共用一条溜井联道与溜矿井相连。

采用目前的溜矿井设计，在96+1号剖面线和98+1号剖面线共设置2条溜矿井，溜井断面为2.5m×2.0m=5.0m2(矩形断面)。

设计考虑相邻的矿房、矿柱共用一条出矿平巷，出矿平巷断面与分段平巷断面相同。

回采顺序。采用自上而下分层回采，第一分层顶板高程780m。

进路中先采矿柱、2个分层相邻的矿柱回采结束，建造假底，胶结充填后，再回采中间矿房。

分层内矿房、矿柱进路由盘区中央向两端退采。

为有利于进路充填接顶，提高进路充填接顶率，维护采场顶板稳定，设计进路采用微倾斜坡度向下推进，坡度为5%。上、下分层矿房、矿柱进路错开布置。

凿岩爆破。采用7655凿岩机打眼，孔深1.8m，孔径φ40mm，使用水平浅孔落矿；采用电雷管和塑料导爆管进行微差爆破。

出矿。采用1.5m3电动铲运机出矿，矿石从采场铲运后，卸入溜矿井，通过760m装矿硐室装入矿车，电机车倒运至2号斜井，通过斜井、910m中段巷道运至地表。

采场通风。采场通风路线：新鲜风→中段沿脉→采准斜坡道→分段巷道→出矿道(联道)→冲洗采场→(废风)溜矿井上段→上中段回风巷道→地表。

采场通风要求：空气的含氧量不得小于20%，风速不得低于0.15m/s。

各分段假底制作。分段内矿柱、矿房回采结束，制作假底，假底制作工艺与780m假底制作相同，采用C20的混凝土胶结充填0.5m厚度，在此不再累述。

3.5 充填

充填前准备。挡墙设置：砼充填无需脱水且流动缓慢，因此对充填挡墙要求不高，只需在封口处打立柱或横撑，用木板构成简易栅栏，要确保砼不流出。

管道架设。在顶板上打锚杆悬吊充填管，采场内要根据采场的大小采用塑料管或充填管与塑料管联合使用，后退式边充边撤。

矿柱充填工艺。充填方式：砼充填，空区内进行撤管分段充填或一次性充填。

砼输送方式。设计采用砼输送泵进行砼管道(150mm)输送，采场内采用塑料管。

充填管线。砼泵站→采准斜坡道→分段巷道→出矿道→采场，充填管从上分层的出矿道直接接入充填空区。

充填体质量要求：每个分层矿柱均进行砼充填，标号要求C10。

矿房充填工艺。充填方式：干式与胶结联合充填方式，矿房回采结束，在底部制作假底，假底厚0.5m，再在矿房底部0.5～2.0m高度采用胶结充填，胶结充填体强度为C10,充填厚度为1.5m，其他高度的采空区采用干式废石充填的方法，尽量充填接顶。

充填路线。胶结充填基本与矿柱充填路线相同。

最大充填量及充填材料。采场一次砼充填最大量，按一个分段最大矿柱进路的规格进行计算，约为6m×3m×40m≈720m3。因此，井下须布置两个400m3以上的贮料仓和90t的水泥硐室。

砼充填材料主要有石子、砂子、水泥等。结合目前的生产系统情况，充分利用采准的废石、找探矿工程的掘进渣子作为临时胶结充填的石子，砂子采用在760m中段附近找取砂点和直接加工，水泥采用袋装水泥(32.5级)，从地表放至井下的砼搅拌站附近的水泥存放硐室。

充填材料制备。设计选用两台成都协和机械实业有限公司生产的JSY750A型搅拌机进行砼制作，每台搅拌机搅拌理论生产能力为35～45m3/h，电机7.5kW，进料容量1200L，出料容量750L。

采用提升爬梯将配好的原料倒入搅拌筒中进行搅拌，两台搅拌机连续进行搅拌，以满足连续泵送的要求。

充填材料泵送。设计选用三一重工厂生产的HBT60A-1406型闸板阀砼输送泵(电动机)。

设计采用管径为150mm的输送管进行砼输送。

4 结束语

昭通市铅锌矿Ⅰ号主矿体，拟采用机械进路下向小分段矿房、矿柱胶结充填采矿法进行回采，有利于实现机械化，并可提前进行采矿工作。Ⅰ号主矿体属铅锌厚大矿体，经济价值很高，尽管采矿成本较高，但安全可靠，贫化损失率低，综合考虑此采矿方法，对昭通市铅锌矿Ⅰ号主矿体来说，是一种很适用的采矿方法。

建议尽快开展I-6号矿体工程地质研究，为采矿方法的设计、方案的优化提供依据；建议尽早开展昭通市铅锌矿深部资源接替工程的立项工作，开展前期的采矿方法研究、胶结充填系统中有关的材料实验研究、泵送实验研究以及开拓方式、开拓系统选址等相关工作，以便提前完成深部资源接替，满足未来选厂2000t/d生产能力的要求。

[1] 解世俊.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1979：249-253.

[2] 陈国山，邢万芳，吴军海.地下采矿技术[M].北京：冶金工业出版社，2008：159-161.

[3] 李兰亭，曾澄智，易建斌.新编矿山采矿设计手册[M].北京：中国矿业大学出版社. 2006：1458.

[4] 贺昌友.昭通市铅锌矿采矿方法优化改造[J].世界有色金属,2008(增刊)：233.