板坝铅锌矿采矿方法研究与应用

石乃敏

（广西现代职业技术学院，广西河池547000）

自20世纪90年代以来，受金属矿石价格上涨因素影响，民采矿窿日益增多，这些小型矿山企业促进了地方经济建设和发展。随着民采小型矿山企业的发展，曾被小型矿山企业大量采用的“巷道采矿法”已经不适应矿山的开采要求，采矿方法的改革也势在必行［1］。本文主要介绍板坝铅锌矿82至84号勘探线控制的Ⅲ号矿体的采矿方法研究设计与应用。

1 板坝铅锌矿概况

环江妙石矿业有限责任公司板坝铅锌矿位于广西环江县川山镇北东约4km处的都川铅锌矿区，已有20多年开采历史。矿山采用斜井开拓，已开拓有1﹟、2﹟、3﹟斜井，三个中段，中段高度20m，采用轨道人力推车运输、斜井卷扬机提升，井下生产系统与地面生产、生活及辅助设施完善。

1.1 矿山地质条件［2］

矿区出露地层有上泥盆统榴江组和中泥盆统东岗岭组上段地层，各地层之间均为整合接触。矿区主要由北北东向褶皱和断裂组成。褶皱位于下巴背斜核部，是在矿床内相继产生的次一级褶皱；北北东向断裂破碎带产于东岗岭组与榴江组地层中的灰岩、硅质岩、白云质灰岩中，大部分断层对矿体没有破坏。

矿区内共有铅锌矿体9个，主要产于东岗岭组上段顶部灰色、浅灰色厚层致密块状白云岩或浅灰、灰白色粗粒白云岩中。矿体均呈似层状、透镜状产出，矿体产状与围岩产状基本一致，并与围岩同步褶皱，矿体倾向南东，倾角10°～14°。

矿石类型为硫化铅锌矿石，矿物成分主要有闪锌矿、方铅矿、少量黄铁矿，脉石成分为白云石、方解石、石英等。

1.2 矿床开采技术条件［2］

矿区地下水、岩溶不太发育，水文地质条件比较简单。从南到北有74、80、82、84、86、90号6条勘探线控制矿体，板坝铅锌矿开采范围为82至84号勘探线控制的Ⅲ号矿体，该矿体位于当地侵蚀基准面以下，主要特征见表1。

矿体顶、底板围岩以灰岩、硅质岩为主，岩石比较坚硬，f＝6～12。矿体稳固性较好，除局部强烈破碎地段外，开采时一般不需支护。围岩密度为2.7t／m3，松散系数为1.60。

矿体较稳固，埋藏深度为200～130m。矿石密度为2.81t／m3，自然安息角为40°，松散系数为1.60，f＝8～12。

矿体与围岩界线清楚，矿岩无自燃性和结块性，地表允许崩落。

2 采矿方法

2.1 采矿方法现状

受采矿设备和开采技术等方面条件的限制，矿山多年来一直采用巷采式空场采矿法。采场沿走向连续布置，不设间柱。采场高度一般10～15m，分层高度不等，且两层之间通常采通，形成10～20m高的空区。一般不设脉外运输巷道，运矿车辆直接进入采场，在采场底部装矿，并从采场或采空区通过。这种方法具有结构简单、工艺容易掌握等优点。但是，这种方法也存在一些缺点，如：矿块的回采强度低、生产能力小、工作面作业和安全条件差；矿石回采率低、损失贫化大；随矿石不断被采出，采空区面积随之增加，地压对矿山开采的影响随之加大；井下运输多以采空区为主要通道，矿山生产存在严重的安全隐患等。

2.2 采矿方法确定

2.2.1 采矿方法初选

板坝铅锌矿矿体厚度0.70～3.62m，平均2.59m，矿体倾角10°～14°，倾角、厚度变化不大，矿石平均品位Pb＋Zn 5.5%，矿体顶底板围岩比较稳固，矿石无自燃、无结块，地表允许陷落。根据这些主要的开采技术条件，并综合考虑矿山的生产能力、开采技术水平和采矿设备等因素，初步选定的采矿方法为全面采矿法和浅孔房柱采矿法。

2.2.2 采矿方法选择

1）浅孔房柱法。矿块沿走向布置，宽度一般为10～20m，斜长为50m，矿柱尺寸为Φ3m。每隔4～6个矿块留一宽度为3m的带状连续矿柱，将矿体划分成盘区。上下两阶段留3m的阶段矿柱。阶段运输平巷布置在矿体内，放矿溜井布置在每个矿房的中心位置，电耙硐室布置在矿房下部的矿柱中，上山布置在矿房中心线并紧贴底板，切割平巷布置在矿房下部。根据板坝铅锌矿的矿体厚度，采用一次采全高的回采工艺，即从切割平巷开始，沿矿房全宽以直线工作面逆倾斜推进。用气腿式凿岩机打平行于切割上山的浅眼，孔深2.0m左右。崩下矿石用电耙绞车沿倾斜耙运至溜井，在运输平巷装车运走。当工作面推进至矿柱位置时，在矿房两侧用浅眼爆破的方法切出设计要求的矿柱［3］。

该方法的主要优点是贫化率较低、生产工艺简单、对开采设备和开采技术要求较低、容易掌握。主要缺点是矿石损失率高。

2）全面采矿法。矿块沿走向布置，宽度一般为50～60m，斜长为50m。沿倾斜方向留有顶柱和底柱，矿房间留间柱隔开，矿房中间留不规则矿柱。阶段运输平巷布置在矿体内，从运输平巷于矿块一侧沿倾斜掘进切割上山与上阶段运输平巷联道，从运输平巷每隔5～7m向矿房掘进矿石溜口，距运输平巷顶板约3m处，从切割上山掘进切割平巷，电耙绞车也布置在切割平巷内，在顶柱及间柱中掘进联络巷道。矿房回采工作自切割上山开始，以阶段斜长的梯段工作面形式，沿走向全面推进，并保持下部梯段超前于上部梯段。崩下矿石用电耙绞车沿倾斜耙运至溜井，在运输平巷装车运走。随回采工作面的推进，将夹石或贫矿留下不采作为矿柱［4］。

该方法的主要优点是采矿工艺简单，回采率高，贫化低，采矿成本低；主要缺点是采矿效率低，要求有严格的顶板和通风管理。

3）采矿方法比较。就其实质来说，这两种采矿方法区别不大，适用条件和采准、切割及回采工艺基本相同。主要不同点在于全面采矿法的矿块尺寸比较大，随回采工作的推进，可灵活地将夹石或贫矿留下作矿柱，以支护采空区的顶板围岩，在矿石品位比较高的地方，不留矿柱或者用人工支柱代替矿柱，故矿石回收率较高；而房柱法所留的矿柱是规则的，由于在矿块中留有许多矿柱，这些矿柱所占矿量约为15%～20%，有些甚至达40%，这些矿柱一般不回收，因此矿石损失比较大。虽然全面采矿法也有顶板管理较复杂的缺陷，但由于板坝铅锌矿矿体顶板较稳固，用全面采矿法开采，安全性有保障。因此，确定选用全面采矿法作为板坝铅锌矿的采矿方法。

3 全面采矿法的应用

3.1 矿块布置和构成要素

矿块沿矿体走向布置，矿块长50m，宽50m，斜长约50m。间柱宽4m，顶、底柱各3m，矿房内不规则保安矿柱为3m×3m，间距10～15m，漏斗间距6～8m。采矿方法示意图见图1。

图1 全面采矿法示意图Fig.1 Overall mining method

3.2 采准切割工作

在矿体内掘进阶段运输平巷，从运输平巷于矿块一侧沿倾斜掘进切割上山，与上阶段运输平巷联通，作为采场行人和通风的通路，同时又作为起始回采崩矿的一个爆破自由面，从运输平巷每隔6～8m向矿房掘进矿石溜口，作为采场矿石运搬的通路［5］。距运输平巷顶板约3m处，从切割上山掘进切割平巷，作回采崩矿的一个爆破自由面，兼作通风和行人的通路，电耙绞车也置切割平巷内。为使采场具备通风和行人第二安全出口，在顶柱及间柱中掘进联络巷道。

3.3 回采工作

自切割上山开始，以阶段斜长的梯段工作面形式，沿走向推进，保持工作面下部梯段超前于上部梯段，梯段工作面长度取15m左右，高度为矿体厚度。

采用浅眼爆破方式落矿。用YT－24凿岩机凿水平炮孔，孔径Φ40～42mm，孔深2m，炮眼排距1～1.2m，眼距0.8～1m。炮孔装药系数60%～70%，孔口用炮泥填塞。采用非电起爆方法爆破落矿。

爆破产生的烟尘，利用主风流通风，新鲜风流从运输平巷、漏口进入工作面，污风经顶柱的联络道排入回风平巷。

回采工作面崩落的矿石直接用电耙耙到溜口，装入运输平巷的矿车。电耙绞车功率为30kW，耙斗容积为0.3m3。

3.4 采矿主要技术经济指标（见表2）

表2 采矿主要技术经济指标Table 2 Main technical and economic indicators in mining

3.5 采场顶板管理

板坝铅锌矿的矿体顶、底板围岩以灰岩、硅质岩为主，岩石比较坚硬，f＝6～12，结构完整，构造裂隙不太发育，整体稳固性较好，暴露面积一般控制在300～500m2。对矿块暴露面积大于500m2，可加点柱支撑顶板。对局部破碎地段不稳固的顶板，在回采过程中可以增加部分小矿柱来支撑顶板，小矿柱的具体位置、规格则视具体情况而定，或者是采用锚杆支护、喷锚支护等，锚杆长度为1～1.5m，支护网度（0.8m×0.8m）～（1m×1m）。在回采过程中，必须有专人对顶板的动向进行跟踪、管理，以确保回采作业的安全［6］。

3.6 采空区处理

在矿体赋存范围内，地表允许陷落，因矿体埋藏较深、围岩稳固，采矿后地表一般不会出现崩落现象。因此，采空区一般不作处理，但坑内废石可尽量用于充填关键区段的采空区，以减少废石的提升运输，并起到支护采空区减小地压危害的作用。中段回采结束后，应及时充填或封闭采空区，确保安全。

4 结语

由于各矿山的矿体赋存条件、开采技术条件不同，选择合适的采矿方法也不尽相同。全面采矿法具有采矿工艺简单、回采率高、贫化率低、采矿成本低等优点［7］，在小型金属矿山开采中得到了广泛应用，板坝铅锌矿灵活选用适合本矿山实际的全面采矿法，改变了过去那种巷道式采矿方法，通过多年的生产实践，取得了比较好的经济效益。但在生产实践中也存在很多缺点，如采矿效率低、工人在顶板暴露下作业安全性差、要求有严格的顶板和通风管理。因此今后还必须对全面采矿法进行较深入的研究，以充分发挥该采矿法的效益。

［1］ 刘建庄，孙光华，姜 波.浅孔留矿法在民采小型矿山的应用与发展［J］.矿业工程，2008，6（3）：20－21.

［2］ 石乃敏，吴仲雄，陈竞文，等.关联矩阵法在妙石矿采矿方法选择中的应用［J］.现代矿业，2010，497（9）：18－21.

［3］ 唐鹏善.浅眼房柱采矿法在良山铁矿的应用［J］.矿业快报，2008（7）：51－53.

［4］ 张伶年.某矿倾斜薄矿床开采技术研究与应用［J］.采矿技术，2010，10（5）：4－6.

［5］ 杨潮进.平底结构留矿全面法在马坑矿区的应用探讨［J］.有色金属（矿山部分），2010，62（2）：1－3.

［6］ 李济垚.浅孔采矿方法在铜峪铜矿的应用［J］.甘肃冶金，2010，32（2）：28－29.

［7］ 陈国山.金属矿地下开采［M］.北京：冶金工业出版社，2008.