大直径深孔侧向崩矿充填采矿法底部结构优选

孙长坤 杨勇 董志富 魏晓明

摘要：保山金厂河矿主矿体ZnV3为缓倾斜中厚矿体，矿岩界线明显，属中等稳固类型，采用大直径深孔侧向崩矿充填采矿法开采的比例为78 %，底部结构的选择成为制约该采矿方法能否成功应用于该矿体开采的关键。根据开采技术条件，提出了V型堑沟受矿和平底受矿2种底部结构，对比分析了2种底部结构的工程量、工作效率、经济性及安全性，最终得出V型堑沟受矿底部结构更适合该矿山主矿体ZnV3的开采，可为保山金厂河矿安全、高效、低成本回采提供技术支撑。

关键词：大直径深孔;侧向崩矿;充填采矿法;底部结构;V型堑沟;平底结构

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（2021）04-0044-03doi：10.11792/hj20210409

引 言

云南省保山金厂河铅锌铜多金属矿床为新开采矿床，主矿体为ZnV3，分布在核桃坪组中段一层上矽卡岩带，矿体形态以透镜状、似层状、层状为主。矿体总体西高东低，向东倾伏，倾角5°～14°，平均8°，厚度薄至中厚，平均厚度约35 m。矿体浅部（西侧）倾角较陡，厚度较薄;深部矿体倾角变缓，厚度变大。矿体总体表现为西高东低、中部略有“波浪”起伏。矿体顶板以大理岩、大理岩化灰岩为主，矿体底板岩性以矽卡岩、矽卡岩化大理岩为主。矿石类型以矽卡岩型锌矿为主，少量大理岩型锌矿。

保山金厂河矿业有限公司（下称“保山金厂河矿”）主矿体ZnV3的矿岩界线明显，属中等稳固类型，大直径深孔侧向崩矿充填采矿法开采占比为 78 %。底部结构的选择成为制约该采矿方法能否成功应用于该矿体的关键[1-2]。鉴于此，提出了平底受矿和V型堑沟受矿2种底部结构，从2种底部结构的工程量、工作效率、经济性及安全性等方面进行对比分析。最终得出了更适合保山金厂河矿主矿体ZnV3开采的底部结构为V型堑沟受矿底部结构。

1 工程背景

1.1 地质简况

1）矿体。矿体主要分布于矽卡岩带中，矽卡岩普氏硬度系数f大于17，岩石致密坚硬、块状构造，岩体较完整，稳固性较好，属坚硬岩石。

2）矿体顶板。岩性主要为大理岩、大理岩化灰岩，岩石质量一般为中等，岩体较完整，总体稳固性中等—较好，属坚硬—半坚硬岩石。

3）矿体底板。岩性以矽卡岩、矽卡岩化大理岩为主。由于埋藏深，均为新鲜岩体，属坚硬岩组，岩体较完整，稳固性中等—较好，属坚硬—半坚硬岩石。

1.2 开采现状

保山金厂河铅锌铜多金属矿床为新开采矿床，前期主要进行生产勘探及基建。目前，主矿体ZnV3的开拓系统已经形成。采矿方法选择大直径深孔侧向崩矿充填采矿法和上向扇形中深孔底盘堑沟分段空场充填采矿法2种，占比分别为78 %和22 %，设计生产能力为1 500 t/d。其中，大直径深孔侧向崩矿充填采矿法初步确定有41个采场，目前只对此采矿方法确定的矿房进行回采，主要有1 660 m中段、1 720 m中段、1 750 m中段、1 810 m中段。其中，1 720 m中段、1 660 m中段为有轨集矿运输水平。由2#箕斗斜井在1 720 m和1 660 m 2个中段水平进行装卸矿，上部所有矿石经溜井下放至1 720 m有轨集矿运输水平后，由2#箕斗斜井提升至地表。铅锌铜矿体赋存标高在1 690 m 以上，1 690～1 720 m标高矿石由溜井下放至1 660 m有轨集矿运输水平后，由2#箕斗斜井提升至地表。4#斜井作为人行、材料运输辅助斜井，6#斜井作为主回风斜井通地表。铲运机斜坡道作为矿房底部进路及切顶层进路的脉外主要联络道，并作为采场内新鲜风流入口，新鲜风流洗刷采场工作面后经回风斜坡道和6#斜井排至地表。

1.3 回采工艺

确定3个试验采场，分别为15#、19#及23#采场，并进行了采切工程施工。矿房、矿柱沿矿体走向布置，长度为矿体走向长度（50～120 m），宽15 m，高度为矿体厚度（30～60 m）。一步骤矿房回采采用胶结充填，二步骤矿柱回采采用非胶结充填。采场顶部开凿凿岩硐室，长为采场长，宽为采场宽，高为3.6 m，留不规则点柱或条柱，顶部锚网喷并采用长锚索联合支护。底部阶段设置受矿硐室、装矿进路及出矿巷道等。使用国产T150钻机自凿岩硐室向下钻凿孔径165 mm的钻孔，孔深为凿岩硐室底板至底部受矿硐室顶板的距离。采用VCR法拉槽-倒T型侧向崩矿回采工艺，强采快出。使用国产2 m3铲运机从出矿进路装矿经由出矿巷道运至采场溜井。

2 底部结构方案优选

2.1 底部结构方案

底部结构的适应性成为制约采场出矿效率、安全性等的重要指标。根据矿体底板的工程地质特征，一步骤矿房回采中采用單侧单进路平底底部结构和单侧单进路堑沟底部结构，即在相邻采场长轴方向中心线布置出矿巷道，再每隔12.5 m布置1条装矿进路连接受矿硐室和出矿巷道，装矿进路中心线与出矿巷道中心线交角为60°，以便于铲运机出矿。采场底部受矿硐室先掘进和出矿巷道同等断面的巷道作为拉底巷道，再通过扩刷方式的不同进而形成平底受矿底部结构或V型堑沟受矿底部结构（见图1）。

一步骤矿房回采中15#采场采用平底受矿底部结构，19#采场采用V型堑沟受矿底部结构。平底受矿硐室在拉底巷道的基础上采用浅孔爆破扩刷形成，V型堑沟受矿硐室在拉底巷道基础上采用上向扇形中深孔爆破扩刷形成。

2.2 方案比选

2.2.1 工程量

采场长度以100 m为例，则需要布置8条装矿进路，计算得出平底受矿硐室和V型堑沟受矿硐室的扩刷工程量（见表1）。

ZnV3矿体为缓倾斜矿体，由于开拓系统早已形成，故底部结构工程在脉内和脉外都有。如果在脉内，则扩刷的大多为矿石，V型堑沟受矿底部结构损失了桃形矿柱，平底受矿底部结构损失相对较小;如果在脉外，则扩刷的大多为废石，但V型堑沟受矿底部结构较平底受矿底部结构的工程量要大。从工程量角度分析，采用平底受矿底部结构较优。

2.2.2 工作效率

平底受礦硐室采用浅孔爆破扩刷而成，机械化程度低，劳动强度大，效率低;V型堑沟受矿硐室采用YGZ90导轨圆盘式钻机钻凿上向扇形中深孔爆破扩刷而成，相比较浅孔作业效率高。从工作效率角度分析，采用V型堑沟受矿底部结构较优。

2.2.3 经济性

浅孔作业单价较中深孔作业单价高，且平底受矿硐室需要遥控铲运机进入空区铲装矿石，而V型堑沟受矿硐室则只需普通铲运机铲装矿石，遥控铲运机较普通铲运机成本高很多。因此，从经济性角度分析，采用V型堑沟受矿底部结构较优。

2.2.4 安全性

1）15#采场采用平底受矿底部结构。在扩刷平底受矿硐室时，由于浅孔作业，工作人员需要进入大面积的暴露空间下作业，存在人身安全风险。在生产过程中，需要遥控铲运机进入空区铲装矿石，存在财产安全风险。装矿进路短，爆破落矿后对装矿进路破坏较为严重，存在人身财产安全风险[3]。

2）19#采场采用V型堑沟受矿底部结构。中深孔扩刷V型堑沟受矿硐室后，设备和人员无需再进入空区，安全性有保障。

因此，从安全性角度分析，采用V型堑沟受矿底部结构较优。

综上所述，结合保山金厂河矿主矿体ZnV3的开采条件、采矿方法和采掘设备，综合考虑工程量、工作效率、经济性和安全性，V型堑沟受矿底部结构较优，较适合该矿体的开采，可在后续回采巷道中推广应用。

3 结 语

底部结构是采场结构的重要组成部分，在很大程度上决定着采场的生产能力及其他技术经济指标。结合保山金厂河矿主矿体ZnV3的开采条件、采矿方法和采掘设备，对底部结构形式进行了生产实践对比，V型堑沟受矿底部结构的适用性更为广泛，适用于大多数采场;而平底受矿底部结构只适用于矿体及围岩稳固性较好的少数采场。因此，采用V型堑沟受矿底部结构要优于平底受矿底部结构。通过底部结构形式的对比分析，为ZnV3矿体后续开采提供了选择底部结构形式的依据，为保山金厂河矿安全、高效和低成本开采提供了技术支撑。

[参 考 文 献]

[1]杜伟.大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法底部结构优化[J].化工矿物与加工，2019，48（5）：14-15.

[2]陈琳琳，何皇兵.大直径深孔阶段空场法在铁矿山的应用[J].有色金属设计，2018，45（1）：55-57.

[3]周运久，陈灿.大深孔爆破在某矿山采矿中的应用[J].世界有色金属，2018（9）：61-62.

Optimized selection of bottom structure of large diameter

longhole lateral caving and filling mining method

Sun Changkun1，Yang Yong1，Dong Zhifu1，Wei Xiaoming2

（1.Yunnan Gold Mining Group Co.，Ltd.;2.BGRIMM Technology Group Co.，Ltd.）

Abstract：The main orebody ZnV3 of Jinchanghe Mine in Baoshan is a gently inclined medium thick orebody，and the boundary between ore and rock is clear，belonging to a moderately stable type.The proportion of large diameter longhole lateral caving and filling mining is 78 %.The selection of bottom structure has become the key to decide whether the mining method can be successfully applied to mining the orebody.Based on the mining technical conditions，2 bottom structures，that is V shaped trench ore reception and flat bottomed ore reception，are put forward，and the engineering quantity，working efficiency，economy and safety of the 2 bottom structures are compared and analyzed.Finally，it is concluded that the bottom structure of V shaped trench ore reception is more suitable for the mining of main orebody ZnV3，which can provide technical support for safe，efficient and low cost mining of Jinchanghe Mine in Baoshan.

Keywords：large diameter longhole;lateral caving;filling mining method;bottom structure;V shaped trench structure;flat bottomed structure