分段空场法在锡铁山铅锌矿的应用

杨通录

(西部矿业股份有限公司锡铁山分公司， 青海 天峻县 810000)

分段空场法在锡铁山铅锌矿的应用

杨通录

(西部矿业股份有限公司锡铁山分公司， 青海 天峻县 810000)

简要阐述了锡铁山铅锌矿的地质情况及矿床开采技术条件。根据矿山实际情况选择分段凿岩、阶段出矿有底柱分段空场法作为该矿采矿方法。介绍了分段空场法的结构参数、出矿工艺以及凿岩、爆破及回采工作等。实践表明，虽然分段空场法克服了无底柱分段崩落法的一些弊端，但是也出现了不少问题，直接影响着矿山的经济效益。针对分段空场法出现的问题，从采矿设计、采矿准备、采矿生产及采矿管理等方面进行了优化，并在该矿生产中取得了比较好的经济和技术效果。

锡铁山铅锌矿；分段空场法；回采率；底部结构

1 地质概况

锡铁山铅锌矿位于柴达木准地台的柴北缘残山断裂带，为特大型变质矿床，主矿体为急倾斜矿体，走向NW-SE，倾向SW，平均厚度12 m，最小厚度1～1.5 m，最大厚度65 m。矿体上下盘围岩以25线为界呈现非常明显的区域分布特征。25线以西矿体的上下盘围岩基本为大理岩，节理和裂隙比较发育，中等稳固。该区段矿体在走向和倾向上普遍存在分支、复合现象。矿体上盘围岩为片岩，下盘围岩多为大理岩。

2 采矿方法的选择和实施方案

2.1 采矿方法选择

矿山原设计采矿方法为无底柱分段崩落法，早期应用实践中发现其具有众多缺点，如矿石贫化率和损失率高(设计贫化率和损失率都为21%)、劳动强度大等，因此，在正式投产后，结合矿体赋存状态和围岩性质，经技术经济比选和重新设计，实际选用分段凿岩阶段出矿有底柱分段空场法[1]进行开采。

2.2 采矿方法的实施方案

(1) 采场结构参数。设计的采场结构参数见表1。

(2) 采切设计。采切工程包括环形阶段运输巷道、分段联络巷、分段凿岩巷道、人行通风天井、矿石溜井、电耙道、斗穿、斗颈、拉底巷道、切割巷、切割井和压顶硐室等。阶段运输大巷布置在脉外，在穿脉运输巷道两侧布置矿石溜井。矿体较薄时设单侧漏斗，当矿体厚大时设双侧漏斗，且呈交错布置。

表1 采场结构参数

(3) 凿岩、爆破。矿房采用YGZ90型凿岩机配以TJ-25型钻架，布置上向扇形中深孔。顶柱采用YQ100A型潜孔钻机，布置水平扇形或束状深孔。采用浅孔爆破法进行扩漏和拉底。拉槽、矿房及间柱、顶柱回采均采用非电导爆管复式起爆网络起爆。

(4) 出矿及采空区处理。采用30 kW的电耙绞车进行出矿，在电耙道内进行二次爆破。矿房回采完毕，在间柱、顶柱回采的同时，强制崩落上中段覆盖岩石。

3 工艺效果的初步评价及改进建议

3.1 工艺效果的初步评价

生产实践表明，与原设计的采矿方法相比，锡铁山铅锌矿采用的分段空场法具有如下的优势[2]：

(1) 在采切工程施工的同时实现“探采结合”，钻探硐室布置在采场两侧的人行通风天井各分段开口位置内，在钻探硐室内钻凿的探矿钻孔后期可作为爆破钻孔使用；

(2) 减少了铲运机出矿所产生的弊端，出矿设备由原来的铲运机变为电耙绞车，投资少，故障率低，操作简单，且在高原工作环境下不存在降效问题，对周围的环境也不产生污染；

(3) 减少了部分采切工程量，分段空场采矿法虽然增加了电耙道、斗穿、斗颈和扩漏工程，但因其只需在底柱内布置，总体来衡量，采切工程量比原设计的方法有所减少；

(4) 大幅度减少采矿爆破的次数，与无底柱分段崩落法相比，因采场爆破频率降低，爆破组织和准备工作减少，安全性得以大幅提高。

但实际采用方法也存在一些缺点，主要集中在以下几个方面：

(1) 与无底柱分段崩落法相比，分段空场法大部分采切工程所产生的碴石需要用人工出碴，大部分材料也只能依靠人力运输，增加了作业人员的劳动强度；

(2) 拉底和扩漏采用浅孔爆破法施工，作业环境差、难度大、效率低，施工成本高。同时因竖向工程比重增加，加大了采切工程的施工难度；

(3) 矿房回采的矿石贫化率明显下降，但间、顶柱回采的矿石贫化率依然较大，因出矿后期围岩冒落较为严重，导致贫化率提高。

3.2 改进措施

矿山工程人员针对以上开采中产生的问题，深入研究了问题根源，在此基础上总结出了以下一些改善分段空场法的措施及方法[3]。

(1) 探采结合。在生产探矿阶段，在保障安全前提下，以探采结合、降低成本为原则，采取了3种措施减少矿石损失贫化率：以中段运输大巷和采场两侧人行通风天井为主要通道，进行探矿工程施工；在上述通道处形成钻探硐室，在其内进行生产钻探；依照生产探矿工程揭露的地质状况，进行采场矿体二次圈定。

(2) 根据锡铁山铅锌矿实际情况，对采矿设计进行优化。利用长锚索预控上盘围岩极不稳固的中厚矿体顶板，采用分段空场法回采；对上盘不稳固围岩采用锚杆支护，并选用浅孔留矿法回采薄矿体，且在采场内预留横向矿柱；选用抛掷爆破回采中厚矿体；选用浅孔留矿法与分段空场法相结合的方法回采在水平或垂直方向矿体厚度有明显变化的矿体，具体为采用浅孔留矿法回采较薄矿体，利用分段空场法开采较厚大矿体；采用分段采矿法开采含巨大夹石的厚矿体，对废石和矿石实行分出分采，并尽量将废石留在采空区内，减少运输成本；采用分段空场法回采临近的两个中厚矿体，之间的废石分采分出。对中、厚矿体，采用漏斗底部结构；对延伸到下中段的薄矿体，底部结构设计为堑沟；对本中段已尖灭薄矿体，底部结构设计为漏斗；对本中段已尖灭且规模较小薄矿体，设计为平底结构，直接用装岩机装矿。

(3) 降低作业强度。为了降低劳动人员的作业强度，运输材料及出碴尽量选用小型机械；拉底巷道及分段凿岩巷道出碴工作改采用电耙设备；在有条件的采场竖向工程内安设小型绞车，提升或下放施工材料。

(4) 降低扩漏拉底施工难度。在斗穿端部的扩漏拉底硐室内，一次钻凿平行上向炮孔形成斗颈，并采用上向扇形炮孔进行扩漏。全部漏斗一次起爆，一次性完成扩漏和拉底工作。

(5) 保障施工安全和作业人员安全。在采准施工的过程中，使用天井钻机施工天井和溜井，在提高掘井效率的同时，又可保证施工安全，取得了非常好的效果。矿房采矿爆破采用正台阶爆破方案，避免了之前必须搭设的装药平台，减少了准备工作和拆除工作量，降低了木材和钢材的消耗，保证了作业人员的安全。

4 结 语

锡铁山铅锌矿工程技术人员在多年的生产实践中,对空场采矿法不断完善和改进，目前所采用的分段凿岩、阶段出矿的有底柱分段空场法，具有作业条件安全、出矿能力大、灵活性较强、采切工程量少等优势，取得了比较好的技术效果及经济效果。但其缺点也比较明显，比如机械自动化程度低、劳动强度较大等，这些问题有待进一步研究与改善。

[1] 张富民. 采矿设计手册: 矿床开采卷[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2] 解世俊. 金属矿床地下开采[M]. 北京：冶金工业出版社，1989.

[3] 于润仓，刘育明，唐 建. 采矿工程师手册[M]. 北京：冶金工业出版社，2009.

2013-12-18)