分段采矿法在开采平行密集矿脉群中的应用

何定杆，曾明忍

(江西省崇义县矿产资源管理局， 江西 崇义县 344200)



分段采矿法在开采平行密集矿脉群中的应用

何定杆，曾明忍

(江西省崇义县矿产资源管理局， 江西 崇义县 344200)

樟东坑钨矿区矿脉既不是标准的单脉、大脉型，也不是典型的细脉带，而是稀疏侧幕式脉组型。根据矿脉的复杂赋存特点，应用分段采矿法开采，与浅孔留矿法相比，分段采矿法除降低了采矿成本，减少了生产安全管理风险外，提高了资源回采率，从而延长了矿山服务年限。

平行密集矿脉群；浅孔留矿法；分段采矿方法；经济指标

樟东坑钨矿系荡坪钨矿的一个分矿区，位于江西省大余县境内北部九龙脑西南坡。本矿区原先一直采用浅孔留矿法采矿，但由于矿脉变化复杂、平行密集成组、交替错动频繁和围岩局部风化等特点，开采损失率较大的问题长期困扰着矿山的采矿作业。为此，就改进采矿工艺技术、减少资源损失问题，矿山于1990年代和2000年代二次组织了对区内矿脉赋存情况、含脉率进行调查。从调查资料可知，本区赋存有大量平行密集矿脉群。根据合采圈定原则，提出了“平行密集矿脉群分段采矿法采矿方案”。至目前止，区内正在开采500～370 m区中段，除部分区段的矿体继续采用浅孔留矿法开采外，大部分平行密集矿脉群矿体采用了分段采矿法采矿，每年应用分段采矿法回采的矿量占年采矿量的近75%。

以500 m中段2-4线平行密集矿脉群之间应用分段采矿法开采为例，就矿山多年来成功应用“分段采矿法回采平行密集矿脉群矿体”的工艺技术及经济效果进行分析评价。

1 矿山地质概况

樟东坑矿区地处南岭东西复杂的构造带中，含钨石英脉矿床严格受断裂控制，构造断裂很发育。区内主要断层为F1，次为F3～F10断层。其中，F1为最大破碎带，宽达27 m，走向NEE，倾向SE，倾角83°；其他断层较小，走向主要为NE，倾向NW，倾角70°～83°。围岩为砂岩、砂质板岩和板岩；矿体为含钨辉钼矿、黄铜矿石英脉。矿岩中等稳固，f=10～12，区内构造复杂、节理发育。

本矿床赋存的钨矿脉分南、中、北3组产出。矿脉密集短小，走向310°～320°，倾向NE，倾角75°左右。矿脉平均厚度0.19 m,平均地质品位2.146%，脉间距2～7 m，平均4 m。3组矿脉既不是标准的单脉、大脉型，也不是典型的细脉带，而是稀疏侧幕式脉组型。除个别矿脉由侧现较近、长度较大的透镜状单脉所构成的复脉外，绝大多数为不连续单脉。这种不连续单脉无论在水平方向还是在垂直方向上相距在几米至十几米。在两复脉之间有稀疏的细脉出现，脉体形态主要是尖灭侧现、膨大缩小、分枝复合和尖灭重现为其特征。同时矿脉受成矿后断层的影响，交替错动也很频繁。

2 分段采矿法的应用

针对樟东坑矿区赋存的是平行密集矿脉群的矿床特征，从1990年代开始应用分段采矿法采矿。通过分段平巷、采准天井、分段切割横巷、切割天井等采切工程的布置，除有利于安全采矿凿岩外，对于水平和垂直方向上矿脉的复杂变化，都得到了可靠的控制，探矿效果良好。因而分段采矿法是在探矿清楚的情况下进行回采，是适合本矿区平行密集矿脉群探采结合的一种最佳方案之一。

根据合采区圈定原则，在实施分段采矿法之前，须对合采矿块进行采出矿盈亏品位计算，并由此圈定矿块的回采边界。

按目前的市场价计，500 m中段2-4矿块回采的采出矿品位盈亏点为：

(80000×84.5%)×100%=0.154%。

式中，C为企业原矿采选成本，取160元/t；β为钨精矿品位，取65%；ε为选矿回收率，取84.5%；Y为每吨精矿销售价，取80000元/t。

圈定矿块的含脉率为δ=0.154%÷2.262%=6.81%。

2.1 分段采矿法采场构成要素

在500 m中段2-4线平行密集矿脉群矿块，沿矿体走向布置采场，不留顶底柱，只留间柱。阶段高40 m，3个分段高度分别为14,13,13 m，矿房长500 m，间柱宽9.0 m，采幅平均9.8 m，底部装矿机道长6.0 m，间距5～7 m。分段采矿法采场示意见图1。

图1 分段采矿法采场结构示意

1—采场中央先行天井 2—上中段沿脉平巷 3—中深孔炮孔 4—切割槽横巷 5—分段凿岩巷(底层利用沿脉巷作分段平巷) 6—二端顺路天井 7—2线穿脉巷 8—4副线穿脉巷 9—采场脉外出矿平巷 10—装矿机道(出矿进路) 11—间柱

2.2 采切割工程布置与回采作业

(1) 采切割工程布置。500 m中段2-4线平行密集矿脉群采场两端各布置一个采准天井，中央布置一个切割天井。根据YGZ-90型中深孔采矿钻机性能，每隔一定高度(14，13，13 m)掘一分段凿岩平巷，底部凿岩巷道利用原V38沿脉平巷。在各分段平巷与切割天井相交处垂直采场走向掘切割横巷。采场底部在上下盘掘脉外出矿平巷，上下盘脉外巷每隔5～7 m向采场方向掘出矿巷，交错布置。

(2) 回采作业。在完成采准切割工程后，利用YGZ-90型凿岩机。在各分段横向切割平巷钻凿上向中深孔，炮孔梅花型布置，抵抗线为1.0 m，由此首先形成整个采场的横向切割槽。而后，在各分段平巷钻凿上向扇形中深孔，以切割槽为自由面，从上到下，从中央向两端后退式回采。中深孔凿岩台效为40 m/台班，整个采场共钻凿中深孔16150 m。中深孔扇形炮孔参数为：最小抵抗线1.2～1.4 m，孔底距1.8～2.0 m。

中深孔爆破采用“导爆索—导爆管毫秒雷管复式起爆网络”，人工装药，逐排分段爆破，装药系数70%左右。大块率10%左右。

2.3 分段法采矿主要技术经济指标

针对500 m中段2-4线分段采矿法采场，根据采出矿品位盈亏点和含脉率6.81%圈定的采幅为9.8 m，共回采矿脉5条，除V38主脉外，还有4条次脉,脉间距1～3 m，合计平均脉宽0.84 m，地质品位2.262%。

采矿量：Q矿=LHBr(1-ω)=50×38×9.8×2.7×

(1-10.7%)=44895 t；

式中，L为采场长，m；H为矿房高度，m；B为采幅，m；r为体重，2.7 t/m3；ω为未采下损失和间柱损失，10.7%。

整个采场中深孔凿岩进尺16150 m。 则，每米中深孔采矿量为：44895÷16150=2.78 (t/m)。

采下脉石量：Q脉=50×38×0.84×2.7×(1-10.7%)=3848(t)。

贫化率：ρ=(9.8-0.84)÷9.8×100%=91.4%；

由此得出本采场采矿品位为：α采=(1-91.4%)×2.262%=0.195%>0.154%。

矿块损失率：采场未采下损失和间柱损失量为Q损=462 t，采场采下损失量110 t，合计损失脉石量572 t，而采场采准脉石矿量为Q采准=4309 t。所以该采场总损失率为：ρ总=(Q损/Q采准)×100%=13.3%(其中，采下损失2.6%)。

金属量回收：本分段采矿法采场能回收金属量Q金属=3848×2.262%×(1-2.6%)=84.78(t)。

掘采比：K=(ΣL÷Q脉)×1000=(446÷44895)×1000=9.93(m/kt)。

炸药单耗：炸药为Φ45 mm硝铵柱状药卷(药长300 mm、每根药重0.5 kg)，合计施工中深孔16150 m，则总炸药用量为：16150 m×70%÷0.3 m×0.5 kg=18842 kg。中深孔爆破炸药单耗为0.42 kg/t。另二次破碎需消耗炸药量：44895 t×10%×0.42 kg/t=1886 kg，式中，采矿大块率10%。采场全部结束采矿总消耗炸药量为：18842 kg+1886 kg=20728 kg。则，包括二次破碎药量，整个采场采矿总炸药单耗为：20728 kg÷44895 t=0.462 kg/t。

采矿直接成本：按目前市场价核算，凿岩工具14.24万元，爆破器材31.66万元，风水电力消耗24.87万元，采准切割费用55.75万元(工程量合计446 m)，工人工资12.12万元，整个采场采矿结束总直接成本合计为138.64万元。每吨矿石采下直接成本为：1386400万元÷44895 t=30.88元/t(含采场采准切割工程量单位成本12.42元/t)。

2.4 分段采矿法评价

(1) 分段采矿法克服了浅孔留矿法回采矿脉密集矿体采幅过大，作业不安全，对夹墙难于维护的缺点。该矿块如用浅孔留矿法开采，只能回采0.40 m脉宽的V38主脉，还有0.24 m 表内矿脉和0.2 m表外矿脉无法回收。因而，分段采矿法最大可能的回收了资源，取得了比浅孔留矿法更好的经济效益。

(2) 鉴于本区平行密集矿脉群的赋存特征，依据对538，500二个中段50个采场应用浅孔留矿法开采损失率的调查，矿块开采损失率达31.6%(其中，采场顶、底及间柱损失8.2%，放矿损失10.2%，矿房回采损失13.2%)。而采用分段法采矿，采场总损失率降低为13.3%。

(3) 分段采矿法凿岩、爆破均在分段平巷内作业，克服了浅孔留矿法直接进入矿堆作业带来的采场冒顶片帮和悬空等安全隐患。

(4) 按年生产规模10万t计，3个采场即可满足矿山全年的生产量需要，从而减少了矿块数量、矿块准备的时间压力，增加了矿山生产规模潜力，方便了矿井的生产管理。

(5) 分段采矿法的应用，较浅孔留矿法降低了掘采比18.77 m/kt,节约了工程成本；炸药单耗较浅孔留矿法降低了0.238 kg/t，使采矿直接成本降低了33元/t。按年生产10万t矿石量计，矿山每年可节约采矿成本330万元。

(6) 从最先在500中段应用分段采矿法回采平行密集矿脉群矿体至今已有20多年时间，在矿山产业工人紧缺的情况下，已应用分段采矿法安全开采了500～370 m四个中段近60个采场。由于降低了开采损失，大大延长了矿山生产服务年限，社会及经济效益显著。

(7) 对于分段采矿法贫化率较大的缺点，除增加窿内溜井手选丢废工序外，尽可能提高合采矿块的含脉率，圈定合理采幅是减少贫化的主要手段，还需进一步改进分段采矿法的工艺结构和采矿技术。

3 结 论

针对樟东坑矿区矿脉既不是标准的单脉、大脉型，也不是典型的细脉带，而是稀疏侧幕式脉组型赋存的复杂特点，通过应用分段采矿法，除降低了采矿成本，减少了生产安全管理风险外，提高了资源回收率，从而延长了矿山服务年限。

[1]南方冶金学院.江西省荡坪钨矿樟东坑矿区资源调查与合采采矿试验研究课题总结报告[R].江西大余县:樟东坑钨矿，1992.

[2]曾明忍.分段采矿法在密集矿脉群中的成功试验[A].南昌有色金属工业公司技术交流会交流[C].1992.

[3]雷荣华.漂塘钨矿分段空场采矿法工艺参数的优化[J].有色金属科学与工程,2007(1):13-15.

[4]吴吉洋.分段空场采矿法在漂塘钨矿的应用[J].有色金属科学与工程,2007,21(1):1-12.

册》编委会.采矿手册(第四卷)[M].北京：冶金工业出版社,2008.(

2015-10-09)

何定杆(1963-)，男，采矿工程师，从事矿产资源开发方面的管理及技术工作，主要研究矿山开发中的安全问题及采矿方法优化。