中深孔阶段矿房采矿法在急倾斜薄矿体中的应用

孟庆学,宋德林,李朝民

摘要：包头鑫达公司西柏树矿区24#脉为上盘破碎的急倾斜薄矿体，针对其采用浅孔留矿采矿法开采时存在的安全性能差、生产能力低、采矿损失贫化高等问题，开展了中深孔阶段矿房采矿法试验研究，并对矿体上盘采用预先加固的方法解决了上盘破碎导致的安全问题。详细阐述了采准切割工程布置、凿岩爆破、出矿等回采工艺，并进行了现场工业试验。试验结果表明：采用中深孔阶段矿房采矿法并对上盘预先加固，工序集中，有效减少了人员在采场内作业时间，人员劳动量小，取得了单班出矿能力240 t/d，采矿损失率9 %，矿石贫化率7 %的技术经济指标，效果较好，可为类似矿山提供参考。

关键词：破碎矿体;急倾斜薄矿体;阶段矿房法;中深孔;上盘加固

中图分类号：TD853.34文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2022）03-0036-04doi：10.11792/hj20220308

引 言

急倾斜薄矿体在黄金矿床开采中占有较大比重，目前大多采用浅孔留矿采矿法开采。矿体厚度小，开采时作业空间狭小，劳动效率低;采用浅孔凿岩，每次回采高度有限，分层较多，采切工程量大;工作人员长期在空场下作业，安全性较差。若上盘破碎，安全性将更差，出矿时上盘废石混入，采矿损失贫化也将会增大。为了更加安全高效地回采该类矿体，相关矿山及人员进行了大量探索。金厂沟梁金矿18#脉属急倾斜薄矿体，经过技术经济比较，优选深孔爆破的无底柱分段崩落采矿法进行开采[1]。石良[2]采用深孔（中深孔）阶段矿房采矿法对新疆某铁矿平均厚度5.58 m、倾角60°～70°的急倾斜薄矿体进行开采，取得了较好的经济效益。孙新博等[3]针对高寒高海拔地区急倾斜薄矿体特殊的开采条件，选用中深孔机械化废石充填采矿法并进行了应用研究，克服了高原地区工作环境恶劣、工作效率低等缺点，提高了开采的安全性，有效减少了矿石的损失。顾天胜[4]探究了中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用，综合经济效益远好于传统浅孔留矿采矿法，获得了良好的应用效果。玲珑金矿采用分段落矿阶段矿房采矿法对上盘破碎的中厚矿体进行开采[5]。张金榜[6]给出了采矿结构布置和炮孔孔网参数设计，解决了深孔（中深孔）阶段矿房采矿法在薄矿体中应用受到的局限性问题。

从目前的研究来看，为了解决此类矿体开采生产效率低、安全性差等问题，大多考虑中深孔采矿方法。本文以内蒙古包头鑫达黄金矿业有限责任公司（下称“包头鑫达公司”）

西柏树矿区24#脉急倾斜破碎薄矿体为背景，提出了采用中深孔阶段矿房采矿法开采的方案，详细阐述了出矿结构、凿岩爆破、回采等工艺，并进行了现场工业试验，取得了较好的效果。

1 工程背景

西柏树矿区隶属包头鑫达公司，位于内蒙古自治区包头市九原区阿嘎如泰苏木乌拉山中段，主要开采24#脉，矿体厚度0.21～4.74 m，平均厚度2.02 m，平均品位1.53×10-6，品位变化系数105 %，平均倾角68°。矿山开拓方式为明竖井开拓，竖井深度380 m，井筒净直径5.0 m;采用3#罐笼提升，设计日提升能力800 t。浅孔留矿采矿法是主要的采矿方法，年生产能力10万t，黄金产量150 kg。矿体上盘有一层泥质破碎带，采用浅孔留矿采矿法开采时，破碎带局部脱落，矿房顶部暴露空间大，加之局部有淋水，开采矿体技术经济指标和安全都得不到保证。因此，为充分回收矿体，确保作业人员安全，设计采用中深孔阶段矿房采矿法，选取955 m中段4272矿块作为试验应用矿块，以解决浅孔留矿采矿法开采过程中产生的安全和施工技术问题。

2 试验矿块现状及地质概况

本次试验4272矿块位于西柏树矿区24#脉955 m～1 005 m中段，P268勘探线—P272勘探线，已施工工程有上中段脉外运输巷道、下中段脉外运输巷道、上下中段巷道探矿穿脉，矿块两侧的4272沿脉天井和4276沿脉天井，矿块底部漏斗出矿结构已施工完毕。

试验矿块矿体沿走向长45 m，沿倾向斜长56 m，矿石主要为石英脉及肉红色含金黄铁矿钾化、硅化蚀变岩，块状构造;围岩主要为黑云斜长片麻岩，局部为花岗伟晶岩;矿体呈层状、似层状产出，黄铁矿呈星点状、浸染状分布，连续性较好，矿体平均倾向205°、倾角68°，厚度0.80～1.60 m，平均厚度1.40 m，金品位0.87～3.31 g/t，平均品位2.20 g/t，矿块地质储量矿石6 750 t，金金属量14.91 kg。矿体顶板存在控矿构造，产状与矿体相同，破碎带厚度0.3 m，带内角砾约占35 %，粒度0.1～5.0 cm，断层泥约占65 %。破碎带3 m范围内存在3～5组节理，且多呈共轭产出，易形成不稳定块体。

3 中深孔阶段矿房采矿法

根据4272矿块矿体的開采技术条件，开展了中深孔阶段矿房采矿法试验研究。在4272矿块原有工程基础上，切巷作为第一分段凿岩巷道，设计4个分段，阶段高度上每11.5 m划分为1个分段，矿块中部施工天井作为切割井，并与上分段1 005 m水平穿脉贯通，作为通风通道;两侧行人井作为矿房的行人设备井。采矿工程布置见图1。

3.1 采准切割工程

1）底部结构。采用矿块已经形成的电耙出矿底部结构，耙道平行矿体脉外布置，斗穿间距5.5 m，斗穿长3.5 m/个。

2）凿岩巷道。利用原设计的切巷作为第一分段凿岩巷，设计凿岩巷道规格为2.4 m×2.4 m，共设计布置四分段凿岩巷，分段高度11.5 m，顶部预留3 m矿柱;凿岩巷道施工时，在4272沿脉天井内开口，向4276沿脉天井方向掘进，天井改造成上部行人、下部溜渣。

3）切割天井。在4274穿脉矿体中沿矿体倾向施工切割天井，至上分段3272穿脉，切割天井宽2.0 m，沿矿体厚度方向的长度要超出矿体上、下盘0.3 m，为后期爆破预留充分的自由面。

4）行人通道。原4272沿脈天井和4276沿脉天井在凿岩巷道施工完成后，搭设平台和梯子作为行人、材料通道。

试验矿块采准切割工程规格及工程量统计见表1。

3.2 凿岩爆破

凿岩爆破在分段内进行。以切割天井为自由面，浅孔凿岩爆破形成切割槽，矿块回采以切割槽为自由面，采用上向平行矿体走向布置中深孔;中深孔采用“小孔底距，小排距”的布孔原则，爆破效果不理想时，在两排炮孔中间位置增加1～2个炮孔，实现排距小于孔底距，防止爆破时同排爆穿形成立槽。行人井处预留3 m的保安矿柱。

回采炮孔孔径（d）取60 mm，孔深13.0 m，凿岩机型号为YGZ-80。参照最小抵抗线（W）计算公式[7]：中等坚硬矿石W=（30～35）d，平行孔密集系数m=0.9～1.1。经计算，试验矿段最小抵抗线W=1 950～2 275 mm，取2 000 mm;平行孔孔间距a=1.8～2.2 m。考虑矿体的夹制作用影响，平行孔孔间距取1.2 m，排距1.4 m。

采用装药器连续装填散装炸药，孔口留2.5 m不装药，孔口用炮泥堵塞，堵塞长度1.0 m。

爆破采用同排孔间微差爆破，利用同排多段微差爆破应力波叠加等作用改善爆破质量，采用“跳段”办法实现微差爆破，底板炮孔先爆破，顶板边孔与后一排底板炮孔同段爆破（见图2）。采用孔底起爆，起爆方法采用导爆索-导爆管起爆，导爆索串联的“复式起爆网络”，孔内导爆管一律并接于主导爆索上，起爆系统爆破网络示意图见图3。

3.3 采场通风及出矿

1）采场通风。新鲜风流由下中段运输巷经由两侧天井和切割井进入采场，污风由天井排至上中段，经回风井排至地表。

2）出矿方式。在4272穿脉与耙道开口处安装放矿漏斗，矿石直接耙至漏斗下的矿车中。采准施工时，脉内掘进产生的矿石由溜井下放至矿车，通过电瓶式电机车牵引运输至井口，排至地表矿石料台。后期大量出矿由浅孔留矿的底部结构结合有轨运输设备出矿。

3.4 上盘加固措施

由于24#脉矿体上下盘围岩破碎，在出矿过程中造成矿石二次贫化严重，究其原因，主要是上盘围岩脱落造成矿石贫化;此外，工人在破碎顶板下进行作业，安全隐患较大。因此，有必要对上盘围岩采取预先加固措施，在施工切割巷时施工上向长锚杆。采场炮孔布置及锚杆支护剖面见图4，上盘围岩加固方式为上向长锚杆加固，长锚杆倾角依实际情况而定，锚杆网度1.0 m×0.8 m，锚杆长度2.5 m，特别破碎地段增加软质金属网，网孔为10 cm×10 cm。

3.5 主要技术经济指标

施工中分层回采、集中凿岩、分次多排微差爆破，采场采用长锚杆护顶。作业安全，缩短了采矿周期，采场生产能力得到了大幅提高，集中出矿时单班可达240 t/d，施工中部分炮孔由于岩石破碎卡孔、堵孔、塌孔，因此采取了重新布置炮孔和集中填塞炮孔的方式。

在4272矿块进行中深孔阶段矿房采矿法现场工业试验，取得的主要技术经济指标见表2。

4 结 论

通过在包头鑫达公司西柏树矿区24#脉4272矿块急倾斜薄矿体开采中开展中深孔阶段矿房采矿法试验研究可得出以下结论：

1）薄矿脉采用中深孔采矿技术可行，应尽量避免深孔（>15 m）出现，采用10～13 m分段高度，可取得理想的爆破效果。

2）作业人员在凿岩巷道内作业，降低了在矿房内采矿的安全风险，同时预先对上盘加固后，增加了人员作业的安全性。

3）采矿过程比较集中，且出矿能力大，对生产调节有很大帮助;采准工程量相对浅孔留矿采矿法有所增加，施工工期长，采掘比偏大。

[参 考 文 献]

[1] 安龙，徐帅，李元辉，等.急倾斜薄矿脉深孔落矿工艺参数优化[J].东北大学学报（自然科学版），2013，34（2）：288-292.

[2] 石良.深孔（中深孔）阶段矿房采矿法在金属矿床薄矿体中的应用[J].中国金属通报，2019（2）：27，29.

[3] 孙新博，朱先洪.中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用[J].矿业研究与开发，2014，34（6）：5-8.

[4] 顾天胜.中深孔机械化采矿法在急倾斜薄矿体中的应用[J].中国锰业，2016，34（5）：63-65.

[5] 吴再海，臧明谦，李建，等.分段落矿阶段矿房采矿法在玲珑金矿中的应用[J].有色金属（矿山部分），2011，63（3）：8-11.

[6] 张金榜.深孔（中深孔）阶段矿房采矿法在金属矿床薄矿体中的应用[C]∥中国金属学会，中国冶金矿山企业协会.2007年全国金属矿山采矿新技术学术研讨与技术交流会论文汇编.北京：中国金属学会，2007：178-180，183.

[7] 王玉杰.爆破工程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007：235.

Application of medium long hole staged ore room mining method to steeply inclined thin ore body

Meng Qingxue1，Song Delin2，Li Chaomin1

（1.Inner Mongolia Baotou Xinda Gold Mining Co.，Ltd.;

2.College of Mining and Coal，Inner Mongolia University of Science & Technology）

Abstract：24# vein of Xibaishu Mining District of Baotou Xinda company is a steeply inclined thin ore body，broken in the upper wall.In view of the problems of poor safety performance，low production capacity，high mining loss and dilution when the ore body is mined by short-hole shrinkage mining method，experimental study on mining with medium long hole staged mining is

carried out and the pre-reinforcement of the upper wall of the ore body is adopted，solving the safety problems caused by broken upper wall.The mining processes such as mining preparation cutting engineering layout，rock drilling and blasting，ore extraction and so on are described in detail，and field industrial experimental studies are carried out.The test results show that medium long hole staged mining and pre-reinforcement of the upper wall has focused procedures，effectively shortening the working time of personnel in the stope.The amount of labor is small.The technical and economic indicators of single-shift mining capacity 240 t/d，mining loss rate 9 % and ore dilution rate 7 % are obtained.The outcome is good.The method can provide reference for similar mines.

Keywords：broken ore body;steeply inclined thin ore body;staged ore room method;medium long hole;upper wall reinforcement