红岭铅锌矿南西翼残留急倾斜薄矿体采矿方法优选及应用

童大志 朱根鹏 任国顺 王冠男

摘要：红岭铅锌矿南西翼留有大量矿体、矿柱，以至形成矿体积压，造成资源浪费，对其矿体进行开采具有重要意义。基于采场工作人员的安全、矿山生产能力达标、矿岩稳定性等方面的考虑，提出脉外上向水平分层充填采矿法等4种采矿方法。对比4种采矿方法的优缺点，以及其技术经济指标，最终选择脉内上向水平分层充填采矿法为最佳方法，并进行了现场工业试验。结果表明：该方法的采场生产能力为150 t/d，矿石贫化率和采矿损失率均为6 %，达到矿山的生产能力要求，且有效降低了矿石损失，值得推广。

关键词：急倾斜薄矿体;上向水平分层;充填采矿法;采矿损失率;矿石贫化率

中图分类号：TD853.32          文章编号：1001-1277（2021）12-0029-04

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20211206

引 言

赤峰山金红岭有色矿业有限责任公司红岭铅锌矿（下称“红岭铅锌矿”）位于内蒙古自治区赤峰市巴林左旗林东镇北部约92 km处，矿区距乌兰达坝苏木（三山镇）约20 km，交通较为便利。前期，矿山采用下盘明竖井开拓，已形成多个中段。采用分段空场采矿法和浅孔留矿采矿法开采，目前，主要开采805 m中段和755 m中段的矿体，实际采选生产能力约为5 000 t/d。

红岭铅锌矿南西翼留有大量矿体、矿柱，以至形成矿体积压，造成资源浪费，因此对其矿体进行开采具有重要意义。该区域内矿体距地表仅有150 m左右，矿体埋深较浅，矿体开采易造成上盘围岩不稳固;且该区域内岩体构造交错复杂，围岩较为破碎，随着矿体埋深的增加，围岩稳固性逐渐好转;分段空场采矿法及浅孔留矿采矿法机械化程度低，分段采准工程量大，施工困难，效率低，严重影响矿山生产能力[1-10]。鉴于此，为满足矿山新的生产规模和形势，保证矿山有序、高速、持续发展，亟需对红岭铅锌矿南西翼残留矿体的采矿方法展开研究。

1 矿床开采技术条件

红岭铅锌矿南西翼残留矿体倾角大，普遍为60°～70°，属急倾斜矿体，有利于自重放矿，崩落矿石应充分考虑采用自重溜矿，减少运输、集矿成本，并通过无轨运输设备集中运至地表。红岭铅锌矿南西翼矿体厚度较小，平均为4.2 m，属于薄矿体。矿体受构造错动，导致矽卡岩侵入，从而降低了矿岩的稳固性;矿体围岩岩性多样，岩石力学性质有所不同，且矿区地质构造和构造破碎带较为发育，矿层顶底板岩层岩石稳固性较差。矿体负变严重，纵深厚度变化范围广，呈透镜状;而横向发展不连续，呈豆荚状。矿山综合矿石生产规模大，要求采场有较高的出矿能力。因此，需要采用效率较高的采矿方法回采，以减少用工，提高效率，并尽量减少采矿损失贫化。

2 采矿方法优选

采矿方法与采场生产中的回采工艺、机械化程度、作业安全情况、矿山生产能力等因素息息相关[1-3]。因此，能否选择出高效、合适的采矿方法，是决定矿山综合效益的关键所在。

采矿方法的选择与矿体倾角、厚度及采场围岩的性质有关。红岭铅锌矿南西翼残留矿体倾角较大，矿体厚度小，属于典型的急倾斜薄矿体。矿区围岩岩性多样，岩石力学性质有所不同，但矿区地质构造较为发育，且矿体中有矽卡岩侵入，导致矿岩稳固性较差。根据红岭铅锌矿南西翼残留矿体的开采技术条件及类似矿山的开采经验[4-8]，结合该类矿体国内外开采现状，预选出脉外上向水平分层充填采矿法、无底柱浅孔留矿充填采矿法、有底柱浅孔留矿充填采矿法、脉内上向水平分层充填采矿法等4种采矿方法。4种采矿方法的适用条件及各自的优缺点见表1。

由表1可知：无底柱浅孔留矿充填采矿法和有底柱浅孔留矿充填采矿法要求矿区矿岩稳固，且采场作业安全性一般，采矿损失贫化较高。而红岭铅锌矿南西翼矿岩稳固性较差，采用该采矿方法会加大矿石损失，而且会对采场工作人员的安全造成极大威胁。因此，红岭铅锌矿南西翼矿体不宜采用无底柱浅孔留矿充填采矿法和有底柱浅孔留矿充填采矿法进行回采。脉外上向水平分层充填采矿法适用于围岩中等稳固或不稳固、矿石品位高、经济价值大的矿体，矿体厚度从薄到极厚、倾角从缓倾斜到急倾斜均可采用。该方法的突出优点是采矿损失贫化低，适用范围广，适应能力强，采场作业安全，采矿效率高;缺点则是采准工程量大，通风效果较差。脉内上向水平分层充填采矿法的适用条件和优点与脉外上向水平分层充填采矿法基本一致，但不同的是，脉内上向水平分层充填采矿法由于采用脉内采准工程，大大减少了脉外采准工程量，可以有效缩短采准与回采之间的滞后时间，加快回采速度。鉴于红岭铅锌矿南西翼残留矿体的赋存条件及矿山的生产能力需求，综合考虑上述方法的优缺点，最终确定脉内上向水平分层充填采矿法为红岭鉛锌矿南西翼残留矿体的最佳开采方案，采矿方法见图1。

3 脉内上向水平分层充填采矿法及其应用

根据采矿方法优选结果，选择脉内上向水平分层充填采矿法作为红岭铅锌矿南西翼残留急倾斜薄矿体回采方案，并选择8207采场作为工业试验采场。该采场位于705 m中段2#矿体、3勘探线以北25 m至9勘探线以南9 m，控制标高为703.8～754.6 m。矿房沿矿体走向布置，矿房长100 m，宽度为矿体厚度，阶段高40 m，顶柱高5 m，不留底柱与间柱。

3.1 采准切割工程

采用下盘脉外采准方式，自阶段运输平巷垂直矿体走向在距矿块中央约20 m处各布置1条阶段运输石门以连接阶段运输平巷与矿体。自阶段运输石门与矿体交界处（即矿体下盘）沿矿体走向掘进1条凿岩巷道至矿体中央，在矿体中央的凿岩巷道中沿矿体倾向在矿体下盘边界布置1条充填回风井连通上一阶段的阶段运输石门。上下阶段由采准斜坡道（坡度为20 %，各采场共用）连通。为了保证出矿效率，阶段内每个矿块在下盘布置1条溜井，溜井与阶段运输平巷之间用卸矿横巷连通。

阶段间的溜井井口距上阶段运输平巷10 m，断面尺寸为2 m×2 m，溜井与水平方向夹角为60°;阶段运输平巷沿矿体走向布置，负责阶段采场的出矿，其位于矿体下盘距矿体15 m处，断面尺寸为2.5 m×2.5 m;阶段运输石门位于矿块底部，用于连接阶段运输平巷与矿体，以及矿体的出矿，为了运矿方便，需要掘进2条阶段运输石门，一条连接矿块和人行滤水井，用作行人和导水，另一条连接矿块内的溜井，用来出矿;充填回风井是采场通风和下放充填料浆的重要通道，其沿矿体倾向布置于采场中央靠近下盘的矿体中，断面尺寸为1.8 m×1.8 m。

3.2 回 采

采场自下向上进行分层回采，各中段采用自中央向两翼回采的方式。

1）凿岩爆破。采场利用YT-28型气腿式凿岩机钻凿水平炮孔，采用光面爆破的布孔方式进行崩矿。孔距为1.3 m、排距为1.1 m，边孔孔距适当减小，边孔与采场轮廓线间距为0.8～1.0 m，炮孔直径为38 mm，采用直径为32 mm的乳化炸药进行爆破。为减小爆破震动，各排炮孔之间进行微差起爆，一次起爆延续时间控制在200 ms以内。根据炮孔布置及分层采场参数，每次循环进尺2 m，可布置8个炮孔，合计孔深800 m，矿量4 429 t，故每米炮孔崩矿量为5.54 t，炸药单耗0.41 kg/t。

2）通风。每次爆破后必须经过充分的通风（通风时间不少于40 min），人员才能进入采场。新鲜风流经分层联络道进入采场冲洗工作面后，污风经充填回风井排入上阶段回风巷道。为了改善通风效果，可以在充填回风井顶部设置辅扇加强通风。

3）采场顶板地压管理。采场爆破并经过有效通风排除炮烟后，安全人员进入采场清理顶帮松石。如果顶板矿岩异常破碎，经撬毛处理后，仍无法保证采场作业安全，可考虑采用其他顶板支护方式，如悬挂金属网等。二步回采的采场，由于受相邻充填采场充填质量难以保证、充填渗水等的影响，矿岩稳固性会较差，顶板安全管理任务更加繁重。除了上述安全技术措施外，在生产过程中，要加强实时安全监督，保证每个工作班组都有专职安全人员，在各生产工作面进行不间断安全检查，发现问题，及时处理。

4）出矿。采用CYE-2型电动铲运机将一分层采下的矿石铲运至矿块内人工架设的钢溜井处，由钢溜井下放到矿块底部，再由矿车经过阶段运输石门与阶段运输平巷运至脉外的阶段溜井，下放到下一阶段。

5）充填。每分层回采结束后立即进行充填。每个分层分2次充填，首次充填高度为2 m，采用低浓度水泥砂浆进行充填，二次充填采用高浓度水泥砂浆进行充填，充填高度为0.5 m。充填时在分段联络巷架设充填挡墙，充填滤水经由分段联络巷导出采场。

3.3 主要技术经济指标

为了研究采场综合生产能力，对各工艺环节进行了统计，并根据现场工业试验，得出该方案主要技术经济指标，结果见表2。

4 结 论

1）红岭铅锌矿南西翼残留矿体属于急倾斜薄矿体，矿岩稳固性较差，且矿层顶底板岩层较为不稳定，宜采用脉内上向水平分层充填采矿法回采。

2）经过技术经济分析可知，采用脉内上向水平分层充填采矿法时，采场生产能力达标，且采矿损失贫化较低，可以较好地满足矿山生产要求。

[参 考 文 献]

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Optimized selection and application of the mining method for the remaining steeply inclined

thin ore bodies in southwest wing of Hongling Lead-Zinc Mine

Tong Dazhi，Zhu Genpeng，Ren Guoshun，Wang Guannan

（Hongling Nonferrous Mining Co.，Ltd.，Chifeng Shandong Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：A large number of ore bodies and pillars are left in southwest wing of Hongling Lead-Zinc Mine，resulting in overstocking of ore bodies and waste of resources.Therefore，it is of great significance to mine these ore bodies.To ensure the safety of workers in stope，the mine production capacity，and the stability of ore rock，4 mining methods were proposed，such as outsidevein upward slicing and filling mining method.After comparing the advantages and disadvantages of the 4 mining methods and their technical and economic indexes，the best mining method was chosen as the invein upward horizontal slicing and filling mining method.The field industrial application was conducted，and the results show that the stope production capacity of this method is 150 t/d，the ore dilution rate and the mining loss rate are 6 %，which meet the production capacity requirements of the mine and effectively reduce the ore loss.The method is worth promotion.

Keywords：steeply inclined thin ore body;upward horizontal slicing;filling mining method;mining loss rate;ore dilution rate