锡矿山锑矿深部采矿方法和工艺探讨

张夫华，黄小红

(锡矿山闪星锑业有限责任公司， 湖南 冷水江市 417500)

锡矿山锑矿久享“世界锑都”之美誉，是世界上最大的锑采、选、冶和深加工联合企业。该矿成矿地质条件优越，虽历经110多年的开采，仍有巨大的资源开发潜力，尤其是深部探矿前景广阔，找矿潜力巨大，具有潜在的开发价值。

该矿开采历史悠久，但由于开采技术水平低，采矿装备落后，致使生产效率低，工人劳动强度大。矿山开采先后采用的采矿方法有：普通房柱法、杆柱房柱法、胶结充填采矿法、杆柱砂浆胶结充填采矿法、倾斜薄矿体上向连续采矿法等多种采矿方法。

1 地下采矿方法的发展趋势

采矿方法是采矿科学发展的主题之一，采矿工艺是发展采矿方法的最活跃因素。采矿工艺的创新，要求回采巷道布置随之作相应的变化，以保证安全及生产能力得以充分发挥。

国外大力发展上向垂直深孔或倾斜孔分条落矿的阶段崩落法，以实现连续回采，并广泛采用自行设备，将大面积底部放矿的底部结构改为无轨设备装运的端部出矿结构，取得了较优的采矿技术经济指标。空场法、充填法和崩落法各有其适用条件与特点，在具体的矿床赋存条件下，结合式采矿方法受到用户的青睐，具有良好的发展前景。

地下采矿方法的发展趋势是不断简化采场结构，采用新的工艺技术和新设备，机械化开采，实现大型化、集约化生产，实现地下采矿安全、高效、低强度开采，实现资源的最大化利用。

2 矿山地质概况和开采技术条件

2.1 矿床赋存情况

锡矿山锑矿赋存于上泥盆统佘田桥组灰岩段、砂岩段和中泥盆统棋梓桥组灰岩段的矽化灰岩中,属岩浆期低温热液以充填为主、伴随交代的硫化锑矿床，矿体呈似层状。分为南北两个主要矿区，南部矿区主要开采炭山界背斜飞水岩南端倾伏部分。矿体主要受断裂、褶曲、遮挡层及岩性等因素控制，按矿体分布特点，工业矿体主要为三大层，埋藏深度自几十米到500 m，目前深部盲竖井延深至31中段，矿体埋藏深度可达800～900 m，深部矿体探矿仍在继续。

表1 世界几个主要国家地下采矿方法应用比重 %

2.2 主要开采技术条件

锡矿山锑矿是一个比较典型的缓倾斜似层状中厚矿体，矿体为稳固的硅化灰岩，坡度一般为20°～35°；矿体底板为矽化灰岩或灰岩，矿体与底板围岩接触面不规则、不明显；矿体顶板有稳固、中等稳固和不稳固三种类型。背斜轴部及1号矿体之下的各个矿体顶板为灰岩或矽化灰岩，属稳固型。1号矿体顶板为长龙界页岩，有时有微矽化现象，厚度1～2 m不等，属于不稳固型；其他矿体的顶板为灰岩。西部大断层破碎带有厚度约2 m的炭质页岩属不稳固型。矿体厚度为1.2 m至10～20 m不等，平均约4～6 m。中深部矿体连续性较好，适应于大型机械化作业。矿区井下涌水量不大，利于采矿。

3 采矿新工艺技术及装备

(1) 全尾矿膏体充填采矿技术。通过全尾砂充填采矿技术研究，实现尾矿向井下采空区回填，减轻尾矿储存压力，有效控制井下采矿地压，实现全尾矿膏体充填采矿。

(2) 大空区条件下采矿地压控制技术。针对大空区条件下矿柱回采及顶板处理面临的地压问题，在现有地压微震监测及声发射、矿柱压力计监测收集数据的基础上，通过数据与现场地压现象的对比分析，对地压分布、转移及显现的规律进行更深入的研究，以便有效控制现场采矿地压，保证开采安全。

(3) 粗颗粒水砂充填采矿技术。该采矿技术采用无轨采矿、大能力水砂充填空区，生产能力大，成本低，拟全面推广应用于厚大矿体的开采。

(4) 采矿新设备、新工艺研发。矿山作业自动化将是我国矿业发展的必然趋势，目前，国内外很多矿山已采用了斜坡道开拓，自动凿岩台车，遥控铲运机等先进采矿设备，实现了凿岩自动化、出矿自动化、充填自动化。

锡矿山开采向深部延深，该矿现在使用的仍然是浅孔冲击气腿式凿岩机、有轨电机车运输、采场采用30 kW电耙扒矿、平巷掘进用装岩机装矿，矿山面临的采掘出充设备日益老化、工人劳动强度高、生产效率低下；深部地压大，采空区处理难度增大，老的充填系统达不到要求；温度高，通风困难。所以，发展安全、高效采矿技术，提高采矿回采率，降低矿石贫化率，推广开采设备的大型化、液压化，提高矿山现有采矿装备水平，促进采矿工艺技术进步是采矿科技攻关的重点。

4 中深孔落矿与无轨运输设备的探讨

4.1 技术关键

采用空场出矿，嗣后充填；采场沿走向布置，装药器装药，中深孔落矿；爆破采用双排同段，多排微差，双重起爆侧向崩矿新工艺，一次落矿量大；中深孔凿岩台车凿岩速度快，电动铲运机出矿生产能力大，污染少；充填速度快，成本低；实现了矿体的连续回采，采矿速度快，效率高。

4.2 采场结构参数

采场沿矿体走向布置，长度60 m左右，斜宽沿倾斜方向8 m，高8 m。

4.3 开拓与采准工程

拟设计一明竖井，初定内径5 m，深度900 m，作为南矿的副井，解决人行与材料设备的运送、深部充填及深部通风等一系列问题。明竖井要保证所有新型设备的下放，并设计中段平巷联络道或石门，新型设备设施可直达采掘作业面。

拟从南矿23中段掘进一条斜坡道,在矿体下盘掘进分段凿装道,分段联络道、放矿溜井和充填通风井。

4.4 凿岩爆破

采用轮胎式单机采矿台车配用导轨式回转凿岩机打眼，实行接杆钻凿中深孔，每排炮孔一般为8～10个，孔深11 m，最小深度1.5 m，排距1.5 m，排面角90°，孔底距1.8～2.4 m。采用粉状炸药，多排多向微差爆破一次成切割立槽和双排同段多排微差双重起爆侧向崩矿新工艺。每次爆破8～10排，爆破效果好，大块率低，无需二次爆破，一次崩矿量约2000 t。初步选择DF20-2BD凿岩台车，外形尺寸7.35 m×1.35 m×1.6 m(长×宽×高)，设计平巷凿装道规格3.0 m×2.8 m，以方便台车运行与作业。

4.5 顶板管理

采用顶板松石服务车处理松石，维护顶板。当顶板围岩不稳固时，可在大量出矿前边锁锚杆边推进，确保作业安全。

4.6 采场矿石运搬

采用电动铲运机运搬矿石，矿石由铲运机从采场装运至溜井卸矿。初步选用铲运机ADCY-3L，总长9.19 m，最大高度2.1 m，最大卸载高度1.99 m。日出矿可达600 t。

4.7 采场通风

新鲜风流由中段沿脉或中段运输巷经斜坡道和分段联络道进入采场，污风经切割天井进入采场上盘的充填通风井再进入主回风巷排出地表。

4.8 采场充填

在建立深部充填系统后可采用似膏体充填技术对采空区进行充填处理，充填管路从专用充填道进入采场。进入采场的充填口要高于采场最高处2～3 m，以确保充填充分接顶。

4.9 采场综合生产能力比较

采场综合生产能力是衡量采矿工艺是否先进的最重要指标之一。中深孔分段崩落采矿法与传统的采矿法比较，采矿综合生产能力由30 t/d提高到190 t/d或更高见表2，这一指标反映采场从凿岩至充填结束的日平均水平。

表2 采场综合生产能力与有关性能比较

5 结 语

通过改进采矿方法，采用先进的采矿工艺和新型设备，在矿体赋存条件极为复杂的情况下，仍可大幅度提高采场综合生产能力，降低贫化损失指标，实现矿体的连续开采。实现凿装运维护顶板等一系列整套无轨化作业，可大大提高生产效率，降低矿山作业成本，工人劳动强度也随之降低，很大程度上提高了矿山经济效益和社会效益。

采矿方法与工艺的改进，更进一步提高劳动生产效率和减轻工人劳动强度。随着时代科技的迅猛发展，运用计算机已成为实现矿山科学管理和工艺理论研究的重要手段。未来广泛利用计算机模拟采矿生产工艺，优选采矿方法、工艺和设备，研究改进采场结构和控制出矿品位，以及监控采矿作业。地下采矿机器人技术将受到重视，计算机在矿山中的进一步开发应用必将导致采矿技术的更大发展。

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