盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法在红岭矿的研究与应用

童大志,王冠男,朱根鹏

(赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司, 内蒙古 赤峰市 025450)

0 引 言

红岭铅锌矿区位于内蒙古自治区赤峰市巴林左旗，地处大兴安岭西南部，是一座以铁为主，锌、铅、铜为辅的多金属综合利用的地下矿山。该矿山经过多次的改扩建工程，目前年产矿石量达165万t。随着开采深度的增加，矿区矿体由极厚大变为中厚，矿山现行的盘区阶段空场崩落联合采矿方法已不适用于该类型矿体的开采。为实现将红岭矿建设成为山东黄金集团省外首个万吨矿山和区域性矿业集团的战略目标，对矿区中厚矿体的开采方法开展研究，以实现中厚矿体安全高效开采。

1 开采技术条件

红岭矿矿带产于浩布多金属矿，矿区可划分为5个矿段，主要的工业矿体赋存于Ⅲ号矿段内，而该矿段又划分为1#，1-1，2#矿体和一个铁矿体。研究区域的矿体属2#矿体，倾向南西，走向北东，倾角70°～75°属于急倾斜矿体，矿体平均厚度约10 m，矿石坚固系数f=8～12，体重3.6 t/m3，无大的断层，但矿体内部裂隙较发育，矿岩接触带明显。该区域上盘围岩为泥质板岩，矿体与板岩间存在矽卡岩带。泥质板岩具有明显的变余泥质，板状构造，黑色，节理发育，性质相对稳定，岩石坚固性系数f=8～10，体重2.7 t/m3。下盘围岩为大理岩，具有粒状变晶结构，块状构造，白色，性质稳定，岩石坚固系数f=8～10，体重2.7 t/m3。矿区水文地质条件简单。

2 盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法

该采矿方案将矿块划分为两个分段，由两条坡度为23%的斜坡道分别连接上下两分段的凿岩水平，留10 m顶柱。矿房采用分段空场法回采，回采总高度40 m。矿房的上部由上分段凿岩水平的凿岩巷凿下向扇形炮孔，用于回采矿房上半15 m高度的矿体。矿房的下分段凿岩巷距拉底水平约10 m，在该分段凿岩巷内布置环形孔，用于回采矿房下部20 m高度的矿体。

回采时，在切割槽内先采矿房底部，再回采上部。切割槽回采完毕后再按照先采下部，再回采上部的顺序回采整个矿房。本盘区所有矿房回采结束后，按照该中段设计矿柱回采顺序，在间柱凿岩巷及顶柱凿岩巷中施工深孔，用崩落法回采顶柱和间柱。该采矿方案的纵投影如图1所示。

2.1 矿块布置及结构参数

按照矿体赋存情况，将矿块划分为盘区，然后在盘区内沿矿体走向布置矿房及间柱。矿房长度32 m，间柱宽度18 m，厚为矿体实际厚度，阶段高度50 m，回采高度40 m，顶柱厚度10 m。

2.2 采切工程

主要采准工程包括下盘脉外运输巷、间柱出矿巷、出矿进路、盘区斜坡道、矿石溜井、溜井硐室、采准天井。主要切割工程包括切割天井、切割槽、以及两个回采分层的切割巷等。采切工程量见表1。

图1盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法纵投影

表1 盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法采切工程量

在矿房一侧，按照施工设计分别在两个凿岩水平，以切割槽内的切割巷为自由面施工全断面切采至回采边界的切割槽(凿岩硐室)，切割槽施工过程中根据揭露矿体的稳固性预留临时点柱，用以支撑顶板，切采高度2.8 m。

在矿房下部拉底水平的切割天井一侧由下分段凿岩巷向矿体的上下盘施工环形中深孔，上孔至上分段的凿岩水平，下孔至下分段拉底水平顶板，采用中深孔爆破形成切割槽，为矿房下部20 m的中深孔回采准备自由空间。矿房上部在切割天井一侧向矿体上下盘施工下向垂直深孔至回采分界线位置，并分次将切槽爆破到位，形成切割槽，为后续矿房的回采准备好自由空间。

2.3 回采工艺

(1) 凿岩：掘进工程均采用浅孔爆破法。凿岩工具使用YT-28型风动凿岩机凿岩，钎杆长2.5 m，钎头为Φ38 mm的一字型钎头。光面爆破，控爆眼孔间距0.5 m，控爆层厚度0.6 m，所有控爆眼采用同段导爆管。

矿房的两凿岩水平切割巷均采用QZJ-100B潜孔钻施工中深孔炮孔，孔径90 mm。矿房上部由上分段凿岩水平的凿岩巷穿孔，深度20(超深1 m)。矿房下部由下分段凿岩水平的凿岩巷穿孔，炮孔环形布置，上向孔穿孔垂直深度8 m，下向孔穿孔垂直深度10 m。炮孔排距1.5～2.0 m，孔底距2.2～2.5 m，微差逐孔爆破技术，毫秒延迟塑料导爆管。上向炮孔装散装炸药采用BQF-100型装药器将装入炮孔，装70 mm的管状二号岩石乳化炸药时，孔内敷设导爆索。

(2) 出矿：矿房内使用2 m3的电动铲运机，大量出矿在出矿进路内直接铲取矿石，倒入盘区内的溜井中，经FZC-4.0×1.6振动放矿机放至2 m3矿车内，经10 t电机车运输至705 m中段箕斗井矿仓内，最后由箕斗井提运至地表。

(3) 通风：掘进工作面采用局扇强制通风，通风方式为压入式，风机采用轴流式风机，型号JK67-2No4.5，功率11 kW，风筒直径600～800 mm，悬挂于巷道底板以上1.8 m，天井通风采用铁质风筒制成的导风筒进行强制通风。采场通风时，新鲜风流从下盘出矿巷经上向斜坡道到达下分段凿岩水平的凿岩巷，进入各施工采场，经压入式风机强制送至掘进工作面，冲刷工作面后，污风被抽出式风机经采场切割井、矿柱回收采准天井排至上中段的回风巷道，最终经回风井、主扇风机排出地表。

(4) 采场支护：巷道顶板局部破碎地点采用锚杆、锚网或喷锚网联合支护。锚杆采用1.8 m长的管缝式锚杆，网度为1.5 m×1.5 m，梅花形布置，垂直于节理面，特殊情况下根据现场实际情况加密，锚网规格为1.5 m×6 m，采用Φ6 mm钢筋编制，网度为0.10 m×0.10 m。

(5) 顶柱和间柱回采：盘区内所有矿房回采结束后，顶柱和间柱按照矿柱回采总体规划的顺序进行回采。矿柱穿孔设备采用QZJ-100B潜孔钻。间柱穿孔是在沿走向布置的间柱凿岩巷内施工扇形炮孔，扇面垂直于矿体走向,炮孔深度22 m，孔底距离本阶段底板15 m(不穿到底是为了保护间柱下部的出矿结构)。顶柱穿孔位于顶柱凿岩巷内，向两侧采场顶柱施工扇形炮孔，扇面平行于矿体走向，最大炮孔深度23 m。

回采时，以单个采场的间柱和顶柱为回采单元，采用数码电子雷管，一次崩落回采。矿柱出矿仍利用原矿房出矿的底部结构，待矿柱第一次大爆破出矿结束后，回采底部预留的出矿结构，最终实现矿柱的全部回收利用。

2.4 应 用

盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法已经在红岭矿7207盘区得到了应用。该盘区走向长度250 m，包括7201，7203，7205，7207，7209，7211六个采场，金属量铅59.34 t，锌2879.5 t，铜90.86 t，铁39437.55 t。矿房沿矿体走向布置，凿岩水平通过两条斜坡道连接。在下分段768 m水平凿岩巷内布置环形孔回采矿房下部25 m高度的矿体。在上分段793 m水平凿岩巷中布置下向扇形炮孔，用来回采矿房上部15 m高度的矿体。7203采场某剖面的采准工程布置如图2所示。

图2 7203采场某剖面采准工程布置

2.5 主要技术经济指标

盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法在红岭矿试验采场试验成功后，在该矿急倾斜中厚矿体的开采实践中得到了全面的推广和应用。经生产统计，该采矿方法单个矿房的主要技术经济指标见表2。

表2 主要技术经济指标

3 结 论

(1) 盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法采用分段凿岩、无轨铲运机出矿、全程机械化作业，具有生产能力大、矿石贫化损失小、回采安全可靠、作业环境好等优点，可高效安全回采围岩稳固的急倾斜中厚矿体。

(2) 通过在红岭铅锌矿的应用，该采矿方法的矿块生产能力达220 t/d，矿石的损失贫化率分别降为9%和14%，千吨采切比达24.57 m/kt。盘区无底柱分段空场崩落联合采矿法较好地解决了中深孔回采急倾斜中厚矿体贫化损失大的难题，可推广至类似条件的矿山。

参考文献：

[1]李少辉.新城金矿难采矿体采矿方法研究[D].沈阳：东北大学,2011.

[2]解联库,董凯程,万串串,等.瓮福磷矿大塘矿段急倾斜中厚多层矿体安全高效采矿方法[J].有色金属工程,2015,5(S1):58-66.

[3]刘思敏,吴沅声,李德峰,等.急倾斜中厚矿体采矿及采空区处理方法的探讨[J].中国锰业,2010,28(4):16-18.

[4]张文方,王文丽.急倾斜中厚硅石矿体采矿方法研究[J].金属矿山,2016(5):1-5.

[5]原丕业,赵金先,王军英,等.急倾斜中厚矿体无底柱分段崩落法结构参数优化研究[J].中国矿业,2004,13(5):30-33.

[6]王文丽,王 春.新塘铜矿大凹子矿段采矿方法方案探讨[J].矿冶,2013,22(2):29-32.