桂花矿床菱形斜坡道采准高效采矿法的探讨*

郭润年

(云南楚雄矿冶有限公司，云南 楚雄 675401)

桂花矿床菱形斜坡道采准高效采矿法的探讨*

郭润年

(云南楚雄矿冶有限公司，云南 楚雄 675401)

桂花矿床矿体仅为平均厚度0.59 m，平均倾角25°的极薄缓倾斜矿体。由于这种矿体赋存开采条件的特殊性，矿山的开采长期处于民采开发。本文提出解决的问题其实质就是直苴分公司中段运输无轨开拓方式下的无轨运输设备如何直接进入采区采场作业面来提高采矿生产效率、效益的问题。

桂花矿床;菱形斜坡道采准;高效采矿法

1 桂花大村矿床资源及开发现状

大村矿床于20世纪50年代未至70年代初由原云南省地质局十二地质队、十四地质队分别做过勘探工作并获铜金属储量 B级27 525 t，C级114 476 t，D 级90 273 t，地质评价16 796 t，合计249 070 t，铜平均品位1.81%。1973年经原地质局革委会第26号文对《大村铜矿区田房矿段详查及塔包谷么、麻地箐勘探矿段补充工作报告》审查和批复。认定该“初勘报告”的C1+C2级初勘储量铜金属22.99万t，其中C1级13.08万t。矿区C1级储量主要分布于塔包谷么北部及田房南部，矿体贯穿于全矿段的塔包谷么3#向斜两翼，呈槽状产出，南北长7 km，东西宽0.3～2 km，总面积达9.5 km2，矿体平均厚度0.59 m，平均倾角25°，赋存状况较为稳定。矿石自然类型自上而下为页岩占42.3%，砾岩占5.2%，砂岩占52.5%。矿物成分以黄铜矿、斑铜矿为主，其次为孔雀石、辉铜矿、黑铜矿、铜兰。

根据桂花铜选冶有限公司近年的生产实践及开采揭露情况看，页岩类型矿石基本为难选的混合矿及少数易选的硫化矿，砂岩及砾岩型大多为氧化矿。总之，大村铜矿床矿体赋存状态较稳定，资源有保障。

桂花铜选冶有限公司多年来，井下生产一直沿袭民采方式开采，采矿点集中于地表向南107#勘探线推进，集中于2156高程以上至地表的矿体采矿，几乎没有系统，均为民采平峒推进一段采一段，如此实现近年的产量为:2007年，完成精矿含铜734 t，电积铜447 t;2008年，完成精矿含铜1 025 t，电积铜494 t;2009年1～12月，完成精矿含铜1 109.949 t，电积铜288.331 t;2010年，完成精矿含铜949.5 t，电积铜418.9 t。2011年计划安排两铜合计1 050 t后，2156水平以上至地表露头的107#线以北沿袭民采方式的东西矿段矿量消失，势必转入2156以下至锅底1950水平正在进行1#、2#斜井开拓的矿段矿量开采和2450水平以上107#线至122#线间已着手采切建设准备的矿段开采。122#线以南2450以上矿段正作为直苴分公司进行规划21万t/a能力开采实施。

由于整个桂花矿段的矿体平均厚度仅为0.59 m，采取任何集中开采方式，回采规模均受到相当的局限，需要计划的产量只能依据开采单元生产能力，以多区段多开采作业面相互配合来实现;所以，桂花矿段的开发必需遵循“分区段开拓建设并行”，各区段内实施“采掘并举”的方针进行。

2 桂花矿床开拓方案的选择与定型

由于桂花矿床赋存开采条件是矿体平均厚度0.59 m，平均倾角25°，赋存状况较为稳定。矿石自然类型自上而下为页岩占42.3%，砾岩占5.2%，砂岩占52.5%。矿物成分以黄铜矿、斑铜矿为主，其次为孔雀石、辉铜矿、黑铜矿、铜兰。

这一特定的赋存条件，决定了矿床开发选择使用任何采矿设备进行开发，都不能很好发挥设备效率。从开发历史的角度，1993年至2005年间近20年的开发均是从原始的毛驴驮矿到简易的农用车运输再至现代的工程车运输的演变。桂花矿床的开发如果以尊重历吏兼顾未来的原则去开展技术经济方案比较分析，结论应该是无轨运输方式采矿开发才是经济合理的。但是，2005年当桂花矿床的开发权再次回到楚雄矿冶怀抱，桂花矿床的技术性开发被列上正式的议事日程后，开始自主进行开发的可行性研究工作，研究过程中，由于我公司广大的工程技术人员，几十年来接触的都是有轨电机车运输开拓方式，受固有观念的思维束缚，总觉得有轨运输开拓方案技术成熟，设备现成，不结合实际矿体极薄、开采消失极快的特点和赋存条件，有意无意的倾向选择了有轨运输提升的斜井－平峒开拓方案，造就了桂花矿床目前的斜井－平峒有轨提升运输开拓方案定式。

3 有轨提升运输开拓方案对桂花矿床开发的制约与弊端

桂花矿床矿体平均厚度薄，仅0.59 m;矿石品位相对较高，平均品位1.81%;矿床倾角平均为25°的赋存特点，属非常典型的缓倾斜极薄型矿体;就目前的技术条件，尚属不能经济高效回采开发类矿床，今天我们所探讨的只能说是相对目前和过去而言的高效采矿方法。

按照桂花矿床矿体的赋存条件参数，计算每平米矿层所占有矿石量和金属量仅为0.59 m×1.0 m×1.0 m×2.66=1.57 t×1.81%=0.03 t;按普通采矿法矿块参数划分中段高度原则为50 m，沿走向宽度为100 m作为开采单元计算，每一个开采矿块相对具有矿量约为50/sin25°×100×1.57=18 575.485 t×1.81%=336.216 t。这些数字，充分说明了实施桂花矿床开采资源消失极快的特点。同理对开采矿块所要求必须的工程永久性要求程度不高，尽量做到随回采随消失。尽可能做到工程内设施不占用，不闲置。但目前采用的有轨运输开拓方式所进行的巷道内铁道等三线安装在每个中段没有完全回采结束前，所安装的铁道资产将被长时间闲置。根据安装投资估算，每米运输道的安装费为1 320元，按原划定桂花公司回采范围A122#线以北，每个中段运输道全长约为2.5 km;每条运输道内投入占用的铁道安装费用约330万元。另外，根据桂花矿床开采条件，矿体薄而缓倾且分布面积较广的特点，结合桂花多年民采和直苴公司从投产至今的作业面采供矿效率400～650 t/月的统计，说明目前以至将来桂花矿床开发必须以多工作面实施采矿生产的特点，今后开发产量的要求更加决定了必须是多中段结合、同中段内多采区同时回采供矿，也就必然造成采用有轨运输开拓方式将形成近2千多万元资产的长期占用，不仅增加开发投资资金压力，而且将会极大地增加后期矿石开采的辅助性成本。再次，采用有轨运输开拓方式，在每条运输道没有施工和安装形成前，会严重制约中段内所布置的回采工作。

4 桂花矿床适合的开拓方案选择和对应的高效采矿法探讨

桂花矿床几十年的民采开发，井下运输方式都是农用车无轨运输方式，其特点是从地表露头开始，集运输道开拓和采切工作为一体，沿矿体水平走向延伸施工坑道后向坑道两边扩展手工分拣采矿。如果从尊重历史与展望未来的角度对比择优选择，重在投资省又方便灵活，那么无轨运输开拓方式的选用应该是最适合的。因为，无轨运输开拓工程在运营期内没有占用除照明外的诸如铁道等的固定投资。若采用适于无轨运输的斜坡道开拓方式，与控制同高程的斜井提升开拓方式比较，按满足矿石运输条件斜坡道坡度12%要求，设计斜坡道工程量将是斜井工程量的 L斜坡=sin25°/(12%)L斜井=3.52 L斜井;同断面选择条件下，斜井的施工难度直辅成本及附属设备购置安装、基础、硐室、绳道、联络道、甩车道等费用投入又是斜坡道的4倍多。参见如下表:

表1 2001年执行工程定额单位估价比较表Tab.1 Implementation of engineering quota unit valuation comparison table in 2001

采用斜坡道开拓，从技术上看，有如下优点:①由于斜坡道线路灵活，受地形、地面工业场地、岩石条件等因素影响小，其设计与布置较为容易。②可以提前进行采准，及早采矿，可实现边开拓建设边实施采准及采矿工作。③能节省基建投资，并能提前实现投产，使基建投资返本期限缩短。④矿石可由井下一次运至地表，从而简化了采矿工序。⑤井下不需要敷设铁道，无轨设备可直接运至地表进行维修。⑥斜坡道开拓可集井下矿石运输和各中段设备材料运送为一体，不需要一定像斜井开拓需要有主辅专用道配合。⑦斜坡道开拓可灵活适应于以矿层底面为巷道顶板面设计中段运输道布置指导施工而提前开拓获得待崩付产矿量，一旦采区结束或时机成熟时，可择机挑顶采矿获得矿石量;以此比有轨运输道要求一定受矿高度导致的顶底柱废石层占有。

在采用无轨斜坡道运输开拓的无轨设备定型后，按桂花矿床的开采条件划分中段高度原则为50 m，沿走向宽度为100 m作为开采单元的中段运输道开拓工程施工的基础上。

本文研讨提出的菱形采准高效采矿法，其特点是从开采单元采区左 (右)侧中段运输道内沿倾斜矿层面布置采区回采运输的之字型主要采准斜坡道，当相领两个采区或上下两个中段相领采区主要采准斜坡道形成时，空间上就形成近似菱形格网运输线结构。其承担矿石运输的主要采准斜坡道坡度设计为＜15%，将采区倾斜矿块划分为四个三角型矿块 (如图所示)。

在采准斜坡道内灵活、方便地左右布置施工切割平巷 (惯称沿走向分段切割巷道)，切割平巷的施工原则要求以矿层的底面为切割巷道的底面，尽量避免切割平巷施工破坏矿层;各条切割平巷控制上方采幅15 m，下方采幅6 m;当各条切割平巷贯通采区两翼的回风斜巷后，以两翼回风道开始按切割拉底挑顶矿层的方式向采区中的采准斜坡道退采。各切割巷内的采矿作业面首先以切割巷为自由面进行纯废石拉底，崩落废石原地堆置后，再采用松动爆破的方式进行挑顶采矿层，爆破回采后的矿石将会尽量以均匀块度堆积于拉底碴面上，之后采取人工手拣方式上装无轨运输车送出地面矿仓后进入选厂流程。

图1 2450中段530～538采区划分采矿方法图Fig.1 Mining methods division figure of 530～538 mining area in 2450 segment

表2 菱形采准高效采矿方法采区内采切工程布置及施工循环图Tab.2 Mining and development engineering arrangement and construction cycle graph in high efficiency mining method of diamond ramp mining preparation area

表3 菱形采准高效采矿方法矿块开采技术经济指标Tab.3 Mining technical and economic index of ore block in high efficiency mining method of diamond ramp mining preparation area

切割拉底如果施工3.0 m宽切割平巷时，说明已经获得了侍采矿石1.57 t×3.0=4.71 t，所花的切割道施工直接成本为3×1.0×2.5×84.0=630元，摊销到所控待崩矿石上的成本为630/4.71=133.76元，之后以切割巷为自由面按回采循环组织实施纯废石层1.0～1.2 m拉底，按拉底爆破成本是切割巷施工成本的1/3计算，则为84.0/3=28元/m3，亦为每平米拉底空间控制待崩矿量成本为28/1.57=17.83元/t。随之，如果按5个人专职手拣出矿的劳动组织，如果实现当月消失结束本采区，按人均可得上矿人员工资1 200元估算，每吨矿装车费摊销为:1 200×5/7 114.455=0.843元/t。如2个月消失采区回采，则每吨矿人工手拣装车费为0.843×2=1.686元;以此类推，当4个月才能结束采区回采时，则每吨矿人工手拣装车费为0.843×4=3.372元。

5 结论与建议

桂花矿床虽然实属少见的难采缓倾薄矿体，但毕竟是有金属资源近19万t，而且围岩及矿岩赋存相对比较层状稳定，中等稳固以上砂岩状矿体赋存特征，其有别于土状、砂状、砾状、碎屑状和泥粉状矿体一样不易控制回采。而实施多、快、好、省的精细化开发已成我公司实施二次创业紧迫的任务;目前桂花矿床的开发从技改可研到采矿方法研究都寄托于设计院和研究院完成才体现出技术的价值;而自主设计、自主研发、自主创新的技术工作才更为灵活重要。

面对桂花矿床开发投资资金筹措比较困难的现状，公司高层必须立断桂花矿床已形成事实系统的有轨向无轨采矿的优化，尽量减少如运输道铁道安装投入的资产占用，明确除诸如2450主运输道外的其它运输道改有轨为无轨运输，对2450以下至2050最低段的矿床开发采用无轨斜坡道开拓法。就桂花矿床目前的状况，实施优化工作还不算晚，如果一旦运输道都安装铁道后，就失去了优化优选的意义，一定程度限制了采区采矿法的探讨。

虽然目前桂花直苴分公司现在使用的运输道内无轨运输方式还存在设备产生废气污染等这样那样的一些问题，但这些问题就一段时间内可能是问题，可就整个大层面而言，就将不再是问题。社会随着汽车制造技术的日臻完善，环保节能型的汽车普及已侍时日，为了将来的矿山开发过程与社会设备技术进步相适应并匹配。个人计算分析对比认为桂花矿床开发选择无轨斜坡道开拓无疑是破解高效经济采矿的有效途径。本文探讨的采矿方法充分地尊重了历史 (总结吸收桂花多年民采好经验)、照顾了现实 (在现已形成有轨开拓方式的中段及采区划分不变，可有效利用每百米施工形成的聚矿上山作回风工程等)、更加兼顾了未来 (能与社会发展进步的工业机械化发展运用相结合)。

总之，桂花矿床在今后几十年的生存发展中，无轨运输方式的灵活性将会得到越来越广泛的展现和运用。

［1］李朝栋．金属矿床开采 ［M］．北京:冶金工业出版社，1981．

［2］张富民．采矿方法设计手册［M］．北京:中国建筑工业出版社，1987．

［3］《冶金矿山设计参考资料》编写组．冶金矿山设计参考资料［M］．北京:冶金工业出版社，1973．

Discussion on High Efficiency Mining Method of Diamond Ramp Mining Preparation in Guihua Deposit

GUO Run－nian
(Yunnan Chuxiong Mining Industry Co．，Ltd．，Chuxiong，Yunnan 657401，China)

The average thickness of Guihua deposit is 0.59 m，it is a gentle dip and extra－narrow ore body of 25°obliquity，due to special mining condition exists in this ore body，the ore mining were in a state of disorder mining．The problem should be solved in this paper is:how the trackless haulage plant in the sublevel of Zhiju branch company directly enter into the work surface of mining area，so as to improve the production efficiency and production benefit．

Guihua deposit;diamond ramp mining preparation;high efficiency mining method

TD85

A

1006－0308(2011)06－0008－05

2011－08－31

郭润年 (1965－)，男，云南大理人，采矿高级工程师。