基于Sh210#a礦體地質(zhì)特征的貧化分析與管理

許 勇

(中金嶺南股份有限公司凡口鉛鋅礦, 廣東 韶關(guān)市 512325)

凡口鉛鋅礦位于廣東省韶關(guān)市仁化縣，至今已有五十多年的歷史，是一個超大型鉛鋅礦。該礦歷來都非常重視礦石貧損管理工作，并取得了不錯的成績。在該礦眾多礦體中， Sh210#a礦體以其細(xì)長條帶狀的特殊形態(tài)有別于其它礦體，實(shí)際生產(chǎn)中可見Sh210#a的礦石貧化較高，是該礦貧化損失管理工作的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

1 Sh210#a礦體地質(zhì)特征及其生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 地質(zhì)特征

凡口鉛鋅礦區(qū)水草坪礦床產(chǎn)出于凡口傾伏復(fù)式向斜的次一級褶皺，礦體主要分布于次級獅嶺背斜、次級金星嶺背斜分別與北北東向逆斷層F3、F4的交匯部位，大致沿該斷層順層狀產(chǎn)出于兩側(cè)的中泥盆至早石炭的一套不純碳酸鹽巖建造之中，空間形態(tài)上呈現(xiàn)復(fù)雜的瓜藤葉式，集中出現(xiàn)在南北長約2000 m，東西寬約700 m，垂高約800 m的范圍內(nèi)。

Sh210#a位于凡口礦區(qū)的獅嶺南地段，似層狀順層產(chǎn)出于F3斷層下盤的泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰?guī)r之中，走向北西，傾向北東。該礦體走向已控制長度近千米，傾角一般為65°～80°，厚度一般為2～6 m，往南交匯于F3斷層，往北遠(yuǎn)離F3斷層。平面形態(tài)為側(cè)雁狀，剖面為疊瓦狀，賦存標(biāo)高大致為-30～-495 m。Sh210#a與其它礦體最大區(qū)別就在于其細(xì)長條帶狀的形態(tài)特征，礦體厚度相比其它礦體數(shù)十米甚至上百米，要小得多，而走向傾向兩個方向上的延伸較大，分別約為1000、500 m。礦體內(nèi)發(fā)育多組節(jié)理裂隙，近圍巖部位常見礦石與泥質(zhì)灰?guī)r組成的條帶狀構(gòu)造。礦石類型均為原生黃鐵鉛鋅礦石。至2012年底該礦體各中段采下的礦石量和保有礦量見表1。

Sh210#a圍巖為東崗嶺組上亞組(D2db)瘤狀灰?guī)r，礦灰交界處常為順層滑動面，而且近礦體的圍巖順層裂隙也比較發(fā)育，裂隙面兩側(cè)礦石或巖石均富含泥炭質(zhì)，導(dǎo)致圍巖受爆破影響或暴露遇水后容易冒落。

1.2 生產(chǎn)概況

1.2.1 采礦方法及工程布置

凡口礦-400～0 m之間包括金星嶺、獅嶺、獅嶺頂板和獅嶺南的所有地段，基本上是按40 m的高度間隔布置開拓中段平面，400 m以下則大致按50 m間隔布置，這也決定Sh210#a的開拓的中段。該盤區(qū)穿脈間隔-280 m及其以上中段為25 m，-320 m及其以下則為50 m。

表1 Sh210#a各中段采下礦量和現(xiàn)有保有礦量統(tǒng)計

1997年下半年，首先選擇-240 m中段開始對Sh210#a的回采，沿走向從北到南依次劃分成Sh210#a北、南兩個采場。隨后-160 m中段也對Sh210#a展開采礦生產(chǎn)，布置了Shn-160 m 210#a一個采場。早期這兩中段均采用普通充填法采礦，人員進(jìn)出采場是通過采場的天井或脫水井，鏟運(yùn)機(jī)封閉在采場內(nèi)，采場內(nèi)布置有溜井出礦，充填則利用天井下放充填管。2001年至今在-280、-320、-360 m及-400 m等幾個中段也陸續(xù)對Sh210#a進(jìn)行了采礦生產(chǎn)，均采用盤區(qū)機(jī)械充填法。每中段大致以8 m間隔增加分段采準(zhǔn)工程，利用盤區(qū)斜坡道將中段、分段聯(lián)絡(luò)起來，溜井布置在采場外面，人員和設(shè)備能很方便進(jìn)出采場，充填管路可通過采場天井或采場進(jìn)路進(jìn)入，采場生產(chǎn)能力大大提高。針對該礦體走向延伸長、厚度小(基本小于6 m)的狹長條的形態(tài)特點(diǎn)，不管是普通充填法還是盤區(qū)機(jī)械充填法采場,Sh210#a采場都采用沿礦體走向布置，在一分段進(jìn)行采場拉底，根據(jù)礦體走向長度將其分成北、中、南等若干采場，在各采場內(nèi)，具體回采時又根據(jù)現(xiàn)場需要靈活分若干段回采。

1.2.2 回采現(xiàn)狀

目前，早期上采的Shn--160 m 210#a、-240 m 210#a(北)和-240 m 210#a(南)采場均已回采結(jié)束，并且連采至上部中段，其中-160 m 210#a采場北段已采至-103 m，南段則采至-96.9 m；-240 m 210#a(北)和-240 m 210#a(南)采場已連采至約-156 m，現(xiàn)在正回采-160 m 210#a底柱。可以說-240、-200 m和-160 m三個中段的Sh210#a僅剩余部分底柱采場，基本回采完畢。2001年之后開采的部分-280 m及其以下中段的210#a采場也有部分已經(jīng)或者將近回采結(jié)束，如-280 m中段的210#a(南)的北段和210#a (中)、-320 m的210#a(南)的北段和210#a (中)的南段、-360 m的210#a(北)的北段等。-400 m的210#a采場也已拉開，部分已采至二三分段，-455 m中段的210#a采場正在做采準(zhǔn)，很快就可以上采。210#a采場各中段的布置及其回采情況參見圖1，各中段采下的礦石量及其貧化率見表2。

2 貧化分析

從實(shí)際生產(chǎn)中可見，Sh210#a的采礦貧化率較其它礦體或其它地段的采場都要高，遠(yuǎn)高于采礦車間的總貧化率(見表2)，應(yīng)該說這主要與該礦體的細(xì)長條帶的形態(tài)特征有密切關(guān)系。

2.1 混入物分析

從生探資料和目前的采礦生產(chǎn)現(xiàn)場來看，與其它地段一些礦體不同，Sh210#a基本為單一的黃鐵鉛鋅礦，沒有與單一黃鐵礦礦體相鄰或穿插混雜的現(xiàn)象。另外，Sh210#a采場是沿礦體走向南北分段布置，而且礦體寬度小于采場寬度，采場東西兩幫均為圍巖實(shí)體，僅在間柱采場回采時兩頭可能見充填體。從實(shí)際生產(chǎn)來看，間柱采場所揭露的兩頭充填體面積較小，一般小于6 m×6 m(采場水平寬度*采場空場空高)，其充填體坍塌量也很小，對礦石貧化影響很小。再者，類似其它礦體采場，因?yàn)椴蓤龀涮钅z面質(zhì)量差，采場出礦時，底板充填體被破壞而導(dǎo)致充填體混入礦石被鏟出的情況偶見。不過目前來看，一般情況下充填面被破壞的面積和厚度均較小，計算采場貧化率常常忽略。因此Sh210#a回采時引起礦石貧化的混入物基本上是礦體圍巖，正如表1和表2中所統(tǒng)計。

表2 2003年～2012年度Sh210#a與采礦車間總貧化統(tǒng)計

2.2 廢石混入途徑

Sh210#a采場廢石混入礦石造成貧化主要有如下幾種情況。

(1) 在采場拉底巷或探礦巷掘進(jìn)施工過程中，由于礦體寬度小于出礦通道寬度時(生產(chǎn)中要求礦體最小可采厚度為1 m，小于1 m時要求礦體米百分品位大于3%，目前出礦通道一般要求3.00 m寬)，必然采下礦體上或下盤的圍巖造成貧化。若考慮Sh210#a的傾斜角度一般約為70°，則理想情況小，只有當(dāng)?shù)V體水平寬度大于4.5 m，才能保證在礦體內(nèi)施工掘進(jìn)巷道時，可以不采下廢石，確保不造成貧化。

(2) 在采場找邊和壓頂時，由于礦體夾廢石(只有當(dāng)夾石大于2 m時，才考慮剔除)或礦體圍巖受爆破影響同礦石一起采下，或者是采場放完炮后鏟出礦石前采場頂板安全處理下的廢石混入礦石，造成貧化。

圖12012年末Sh210#a垂直縱投影

(3) 類似其它礦體采場，考慮安全，采場廢石通道和天井聯(lián)道與采場頂板礦石沒有分采，而是一同壓下，礦灰交界處鏟出礦石時容易混入廢石造成貧化。

(4) 暫堆的礦石大塊中混入廢石，也會引起貧化。

在實(shí)際生產(chǎn)中可見，采場壓頂時礦體上盤圍巖冒落混入礦石是Sh210#a采場貧化的主要因素，其次為拉底巷或探礦巷掘進(jìn)時因礦體較薄而采下廢石。

2.3 礦體形態(tài)對貧損的影響

2.3.1 礦體厚度(水平寬度)對貧化的影響

Sh210#a與其它礦體最大區(qū)別就在形態(tài)上。其它礦體大都附著于斷層(F3、 F102或F4)上，礦體厚大(常達(dá)五六十米，甚至上百米)，走向和傾向上變化較大，礦體形態(tài)也較復(fù)雜。而Sh210#a卻很例外，呈狹長條帶狀，礦體厚度不大，只有幾米(一般小于6 m)，厚度比較穩(wěn)定，而且在走向和傾向上礦體延伸大。正是由于礦體厚度小的客觀因素，決定了Sh210#a采場沿走向布置，這樣采場回采時礦體上下盤圍巖暴露面積就很大，增加了圍巖冒落的可能性。另外，從該采場貧化率(不考慮充填體對礦石貧化的影響)的計算公式c=2.74b/(4a+2.74b)(其中c為采場貧化率，a為采場礦體平均厚度，b為采場采下廢石平均厚度，礦石比重4.0 t/m3，廢石比重2.74 t/m3)來看，當(dāng)采下圍巖厚度已定時，采場礦體厚度越小，其貧化率越大。這也是Sh210#a采場較其它礦體采場貧化率大得多的客觀原因。

2.3.2 礦體傾角對貧化的影響

Sh210#a呈細(xì)長條帶狀順層產(chǎn)出于D2db地層中，產(chǎn)狀基本與圍巖一致，傾角一般為60°～80°，局部礦體傾斜較緩處達(dá)40°。實(shí)際生產(chǎn)可見，當(dāng)?shù)V體厚度較小，其水平寬度小于出礦通道寬度且礦體較緩時，在施工掘進(jìn)探礦和采場拉底巷時會采下較大幅度的圍巖。同時在在采場找邊和壓頂過程中，礦體較緩時其上盤圍巖也容易因重力作用而冒落造成貧化。

2.4 礦體圍巖對貧化的影響

Sh210#a的圍巖D2db地層為條帶瘤狀灰?guī)r，現(xiàn)場見其與礦體相鄰部位，節(jié)理裂隙發(fā)育，尤其是順層裂隙更甚，而且裂隙面兩側(cè)的礦巖均含較高泥炭質(zhì)。因此受采場爆破和長時間大面積暴露影響，特別是遇水作用后，極易發(fā)生冒落，混入礦石造成貧化。

3 減少貧化的措施

Sh210#a礦體圍巖及夾石被采下混入礦石是造成貧化的主要原因。由表2可知，2006年及其之前，該礦體采場貧化率均大于23%，2007年及其之后，采場貧化率明顯降低，基本小于18%。應(yīng)該說，Sh210#a厚度變化不大，貧化率下降主要是采取了如下一些有效措施的結(jié)果。

3.1 錨護(hù)或單邊結(jié)頂支護(hù)上盤圍巖

Sh210#a采場上盤圍巖在生產(chǎn)中受爆破影響和自身重力作用極易發(fā)生冒落，帶來安全隱患。為了保證生產(chǎn)安全，2007年開始對上盤圍巖采取了錨護(hù)措施。具體做法是，首先在找邊過程中或壓頂前用錨桿從垂直方向?qū)ι媳P圍巖錨護(hù)，保護(hù)采場上盤圍巖的根部不被破壞。其次在采場壓頂推進(jìn)過程中,在檢查處理完頂板及邊幫的松石后，再用錨桿或者錨桿配合鋼絲繩錨護(hù)壓頂揭露的上盤圍巖，減少其冒落。另外，在局部礦體較緩處，采場進(jìn)場找邊前先立單邊模對上盤圍巖充填結(jié)頂，防止其冒落。這兩項(xiàng)措施不但降低了安全風(fēng)險，同時也大大降低了貧化。從Sh210#a采場年度統(tǒng)計表可知，其一次貧化率從2007年前的大于23%降低到2007年后的小于18%，可見采取這兩項(xiàng)安全措施帶來的采場貧化率降低的效果。

3.2 控制采場空高和頂板形態(tài)

生產(chǎn)前期，Sh210#a采場的分層設(shè)計與其它礦體采場一樣，找邊高度為3 m，空場高度6 m，但由于多種因素作用，空場高度常常大于6 m。這樣，上盤圍巖暴露面積大，帶來了較大的安全風(fēng)險。后期采場找邊高度改為2.8 m，空場高度5.0 m，并且要求采取光面爆破控制頂板成“人”字形(即將采場頂板控制成一個傾向與圍巖傾向相反的斜面，兩傾斜面組合類似“人”字形)。這一措施有利于減少上盤圍巖冒落，使回采工作更加安全，同時也降低礦石貧化。

3.3 大小鏟車配合出礦

早期在-240 m以上中段，Sh210#a采場采用普通分層充填法采礦，鏟運(yùn)機(jī)被封閉在采場內(nèi)使用，直到該采場結(jié)束。而后期-280 m及其以下中段sh210#a采場均采取上向盤區(qū)分層充填法采礦，鏟運(yùn)機(jī)可以通過盤區(qū)斜坡道、分段平巷及采場進(jìn)路進(jìn)入各采場分層鏟礦，為大小鏟運(yùn)機(jī)配合出礦提供了有利條件。在采場掘進(jìn)找邊壓頂時，礦體厚大處，可用大鏟車出礦；而當(dāng)?shù)V體厚度較小時，可用小鏟車出礦，這時可縮小鏟運(yùn)機(jī)通道寬度，減少圍巖采下幅度，從而降低貧化。

3.4 加強(qiáng)分采分出

與其它礦體采場一樣，降低該礦體采場的貧化還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

(1) 當(dāng)?shù)V體有夾廢石，而且廢石厚度不足以做分采設(shè)計時，可以在布置炮眼時將夾石打成大塊，以便采場鏟礦時將其分出。

(2) 采場廢石通道、天井聯(lián)道必須做好分采分出或留場工作，保證該部分廢石不混入礦石造成貧化。

(3) 加強(qiáng)礦石、廢石堆放的分開管理，采場礦石大塊與留場暫堆廢石必須定點(diǎn)分開堆放，以免造成二次貧化。

4 結(jié) 論

Sh210#a采場回采實(shí)踐證明，上盤圍巖錨護(hù)、采場單邊結(jié)頂、“人”字形采場頂板形態(tài)和采場空高控制等措施，既有利于Sh210#a采場的安全生產(chǎn)，又有利于降低礦石貧化，在生產(chǎn)中具有積極意義，對其它類似礦體的生產(chǎn)有借鑒意義，應(yīng)該充分發(fā)揮加以利用。

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