斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法的应用研究

蒋万飞，时传龙，卢 亮，张 宝

(1.西和县中宝矿业有限公司，甘肃 陇南市 742100；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

0 引 言

西和县中宝矿业有限公司位于甘肃省陇南市西和县，2012年由山东黄金集团股份公司并购。并购以来，首先对所辖的四儿沟门金矿1-2#脉矿体进行开发利用。该矿体在空间上受F1断裂带控制，矿脉探明长度600 m，延深560 m。矿体厚度1～13 m，平均品位3.81×10-6，走向NE45°左右，倾向315°左右，倾角80°左右，产状变化大。1-2#脉矿体下盘边界严格受下盘主构造控制，与围岩界限较明显；上盘围岩内南北向次级构造较多，与主构造交汇，交汇部位矿体边界变化复杂。受上盘支脉影响，主要矿体分枝复合、膨胀收缩、尖灭再现现象普遍。探明的矿脉在走向上和延伸上，规模从小到中等，形态从复杂到很复杂，厚度从很不稳定到极不稳定，主要有用组分分布从很不均匀到极不均匀，揭露的矿脉多为断续分布，矿体形态呈不规则透镜状、脉状、囊状，断层、脉岩对矿体错断甚多。

矿体上盘为粉砂质板岩、绢云母绿泥石板岩，下盘为石英砂岩和粉砂质板岩。岩体中等完整-较完整，质量等级为Ⅲ级。1-2#脉矿体矿石呈散体状，由砂、砾及少量泥质组成，完整性差。地下水富集于软弱带及其两侧岩石节理中，坑道揭露产生大面积冒顶、坍塌，工程地质问题较为突出。氧化矿遇水有轻度结块性，矿石无自燃性，自然安息角39°～40°左右。断裂构造及地下水的作用使矿体顶、底板岩体稳定性较差，开采时应采取防范措施。

1 破碎难采矿体采矿方法选择

1.1 采矿方法选择及试验中存在的问题

西和县中宝矿业有限公司四儿沟门金矿选冶系统采用全泥氰化工艺，矿山无法利用尾矿进行充填。根据安全环保要求，矿区范围内地表不允许塌陷。因此，矿床开采技术条件仅适用于空场法，排除充填法和崩落法。考虑到1-2#矿体为急倾斜中厚及以上矿体，全面采矿法和房柱采矿法均不适用，根据矿体的地质赋存条件及开采技术条件，最终决定在空场法中选取技术上相对可行的留矿采矿法和中深孔阶段矿房法进行工业试验。

在中深孔阶段矿房法实施过程中，由于1-2#矿体形态变化比较复杂，炮孔的布置无法根据矿体的变化情况灵活调节，装药量及爆破边界不好把握。炮孔施工过程中，公司邀请专家来现场进行了实地调研，专家结合其他类似矿山的施工经验，认为中深孔爆破对上下盘围岩破坏性较大，矿房第一分段爆破后，上下盘围岩破坏严重，损失贫化较大。爆破后空区形状与设计出入较大，基本无法进行下一分段的回采，鉴于以上原因，中深孔回采方案在施工炮孔1068 m之后，停止施工，未进行装药爆破。

在应用浅孔留矿法的过程中，主要存在以下问题：

(1) 矿房顶底板保持平整畅通的难度比较大，安全出口经常被塌落的矿石堵塞，回采安全性差。特别是天井联络穿与矿房交汇区域的顶板，常常会因采动影响而超前于采场冒落，安全出口被冒落的矿石封堵，无法继续上采。

(2) 矿石损失、贫化较大。矿石损失一方面是由于1-2#矿体上盘支脉较多，有些支脉品位高但规模小，在上下中段探矿时未被发现，采准工程布置时无法将主脉与支脉统筹考虑。主脉回采后，由于支脉距主脉采空区太近而无法回收；另一方面是由于1-2#矿体的形态变化较大，在矿体形态发生变化的部位矿石品位都比较高，受底部出矿结构的限制，高品位厚大矿体很难全部回收，造成资源的浪费。矿石贫化主要是由于上下盘围岩较破碎，矿房回采到一定高度后，出矿平场过程中上下盘围岩大量脱落，混入矿石中，造成贫化。

(3) 矿房的回采周期较长，采矿效率不高。由于矿岩稳固性较差，浅孔留矿法上采过程中，上采高度越高，顶帮冒落现象越普遍，矿房及安全出口的维护难度越大。一旦被塌落的矿石堵塞，作业人员无法进入采场，底部出矿平场效果不佳，连续几天甚至十几天无法正常作业，有时甚至造成采场报废。

1.2 斜坡道辅助采准的小分段浅孔留矿法

由于1-2#矿体形态变化复杂，上盘支脉较多，有些支脉为规模较小的盲矿体，赋存规律难以把握。常规采矿方法在阶段水平布置采准工程，自下而上回采，当主要矿体在纵向上出现变化时，底部采准工程难以满足矿体回采的要求，容易造成资源浪费或不安全因素的增加。因此，结合近几年的探矿和采矿经验，四儿沟门金矿充分意识到，采矿方法的确定，应将探矿与采准充分结合，在采准工程的施工过程中，进一步摸清矿体的赋存情况，然后根据矿体变化情况灵活调节采准布置方式，尽最大可能将高品位矿石回收。

斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法是中宝公司充分结合1-2#矿体的赋存特点，以探采结合的工作思路为指导，综合考虑作业安全性，经济效益，劳动生产率，资源回采率以及采矿方法的可操作性等因素，将盘区斜坡道与浅孔留矿法相结合的新型采矿方法。本方法利用斜坡道在垂向上将矿房分为若干个分段，在每个分段内，沿矿体施工分段沿脉巷道，以进一步摸清矿体赋存情况，并为后期的采准工作做准备。斜坡道及分段沿脉巷即是生产探矿工程，又兼做后期的采准工程。本方法首先在1710中段0506矿段进行工业试验。

四儿沟门金矿1-2#脉0506矿段位于1710 m水平5～6线，标高在1710～1750 m之间，矿体走向长度120 m，高度40 m，倾角80°，平均厚度4.25 m，平均品位3.12 g/t。根据本矿段矿体形态变化大，上盘支脉较多，矿化分布不均的特点，设计在1750 m中段矿体下盘施工下向斜坡道，斜坡道规格2.4 m×2.6 m，坡度-17.63‰。斜坡道施工至1743，1736，1729，1722 m标高时，分别垂直于矿体施工分段联络巷，分段联络巷施工至矿体后，沿矿体施工沿脉巷，进一步摸清矿体在各分段标高的赋存情况。4条分段巷将矿体在垂向上分为4个分段，上部3个分段高度均为7 m，第四分段高度为10 m。每个分段沿脉巷施工到位后，根据揭露的矿体情况重新圈定矿体边界，灵活布置采准工程(见图1)。

图1 斜坡道辅助采准布置

2 小分段浅孔留矿法现场应用

2.1 不同赋存条件矿体采准与回采

2.1.1 产状相对稳定的矿体

根据分段沿脉巷对矿体的揭露情况，0506矿段3～5线范围内的矿体在走向和倾向上变化均不大。因此，将此范围内的矿体划分为0305矿房，矿房走向长度20 m，垂高40 m，顶部留设7 m顶柱，在两翼分别留设5 m间柱。在矿房底部1710 m水平矿体上盘布置平底式出矿穿，出矿穿规格2.2 m×2.4 m，间距6.2 m，长度10 m左右。出矿穿施工到位后沿矿体施工切割巷，在切割巷内布置联络井与上部分段沿脉巷贯通，作为矿房的安全出口。本矿房的联络井分别布置在3线和5线，规格1.5 m×1.5 m，间距20 m(见图2)。

矿房回采时，利用水平炮孔从两侧联络井向中央前进式回采，待回采高度距上部分段巷底板2.5 m左右时，一次性将矿房与分段巷贯通，进入下一分段回采。矿房的平场和大量放矿工作与普通浅孔留矿法基本相同，不同的是，矿房的安全出口是通过斜坡道→分段联络巷→分段沿脉巷→矿房。

图2 0305矿房布置

2.1.2 倾角和厚度发生较大变化的矿体

如果矿体形态变化较大，品位分布不均，则可根据矿体的变化情况在分段巷内布置辅助采准工程，进行局部的采矿和出矿作业，对局部的高品位、厚大矿体进行回收。以本矿段0206矿房为例，本矿房位于1710中段2～6线，矿房长度40 m，高度40 m。在倾向上，矿体在1743 m标高倾角突然变小，厚度变大(如图3所示)，如果采用常规方法在1710 m水平布置出矿穿，则矿房上采至1743 m水平后，只能将靠近下盘2 m范围内的矿石采出，上盘膨大部分的高品位矿石回采难度较大，后期底部出矿也难以出净。

为确保高品位矿石的回收率，中宝公司充分利用已有工程，将1743 m水平以上的矿体分作两步进行回采，第一步利用1710中段底部出矿结构，将靠近下盘的2 m左右矿体沿原矿房上采。第一步回采结束后，暂时不进行大量放矿，如图3所示，在一分段巷内垂直于矿体每隔10 m左右布置一条出矿进路，进路施工到位后，从前往后对矿体的膨大部分进行二步扩采，利用铲运机在一分段巷内出矿，通过分段溜井转运到下部中段，达到回收高品位矿石的目的。

图3 0206矿房一分段分步回采

2.1.3 支脉盲矿体

对于支脉矿体，可以充分利用分段巷缩小其控制网度，防止支脉矿体“漏网”。 同时，进一步掌握矿体在纵向上的变化情况，将矿体的底部采准工程布置在合理的标高，避免采切工程的标高布置不合理，出现“上悬下吊”现象(如图4所示)，在一分段沿脉巷道施工过程中，发现主脉上盘支1矿体的东翼赋存标高在一分段水平以上，在1710 m水平无法回采这部分矿体。

根据情况，技术人员在一分段内布置沿脉巷，探得矿体长度10 m左右，厚度2.5～3 m。根据矿体情况，在一分段巷内布置出矿穿，采取水平孔压采的方式，利用铲运机在一分段进行出矿，成功回收高品位矿石超过500 t。

图4 支脉盲矿体回采

2.2 主要技术经济指标成果

斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法利用采准斜坡道及分段巷进一步探明矿体的赋存状况，然后根据矿体变化情况，结合已有的斜坡道及分段巷等工程，灵活布置采准工程，不仅加强了复杂矿体的勘探网度，提高了小规模盲矿体的回采率，确保了采准工程布置的合理性，降低了“贫损”两率、采矿成本等指标(如表1所示)，而且提高了采准工程作业的机械化程度和矿房的生产能力，回采周期进一步缩短，回采安全性得到明显改善。

表1 斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法主要技术经济指标

该试验方法的创新应用，为本区域内复杂矿体的回采提供了一种安全高效的采矿方法。

3 结 论

(1) 由于1-2#矿体形态变化复杂，上盘支脉较多，有些支脉为规模较小的盲矿体，赋存规律难以把握。常规采矿方法在阶段水平布置采准工程，自下而上回采，当主要矿体在纵向上出现变化时，底部采准工程难以满足矿体回采的要求，容易造成资源浪费或安全隐患。斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法是矿山根据矿体变化情况灵活调节采准布置方式、尽最大可能将高品位矿石回收的一次大胆尝试。

(2) 斜坡道辅助采准小分段浅孔留矿法是中宝公司充分结合1-2#矿体的赋存特点，以探采结合的工作思路为指导，综合考虑作业安全性、经济效益、劳动生产率、资源回采率以及采矿方法的可操作性等因素，将盘区斜坡道与浅孔留矿法相结合的新型采矿方法。本方法首先在1710中段0506矿段进行工业试验。后期，根据3种矿体赋存条件进行了进一步优化和现场工业试验：产状相对稳定的矿体；倾角和厚度发生较大变化的矿体；支脉盲矿体。结果显示，该采矿方法提高了小规模盲矿体的回采利用率，确保了采准工程布置的合理性，降低了“贫损”两率和采矿成本等指标，而且提高了采准工程作业的机械化程度与矿房的生产能力，回采周期进一步缩短，回采安全性得到明显改善。

总体来说，该采矿方法的创新应用为本区域内破碎难采矿体的回采提供了一种安全高效的采矿方法，也值得在同类型矿山推广应用。