銅坑礦三級礦量失衡的原因及對策

張紹國

(廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

銅坑礦三級礦量失衡的原因及對策

張紹國

(廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西南丹縣 547205)

三級礦量失衡是影響銅坑礦井下采礦生產的重要因素。通過井下實地調查和項目研究，發現礦量失衡的主要原因是礦山系統滿負荷生產、早期回采順序錯亂、地壓活動強烈、機械設備老化等。為了實現大規模生產，在三級礦量管理研究與實踐基礎上，提出了做好微震監測、實施采空區充填、引進先進設備和加強專項技術攻關等對策措施。

銅坑礦；三級礦量；原因分析；對策

0 前 言

地下礦山三級礦量平衡是礦山企業正常生產的重要指標，國內許多礦山為了完成繁重的生產任務，不得不實行大規模立體開采，空區未充填，因此巖礦體發生破碎和垮落，一些運輸巷道下沉或堵塞，導致生產礦量不平衡，采出礦工作艱難。在礦山三級礦量管理方面，專門的研究和公布的成果較少，國內先后有陳毓川[1]、蔡明海[2]、陳何[3]等開展了許多研究工作。為了解決生產難題，銅坑礦與長沙礦山研究院有限責任公司、北京礦冶研究院等科研院校合作，開展了《地下金屬礦山復雜難采二步資源大規模采礦新技術》、《92號礦體頂板穩定性與承壓區安全開采監控》等科研項目。

1 銅坑礦生產概況與三級礦量現狀

1.1 礦山基本情況

銅坑礦地處廣西大廠礦田西礦帶，是華錫集團的主體礦山[4]。礦區位于廣西南丹縣大廠鎮，以錫多金屬礦豐富而著稱。于1967年由長沙有色設計研究院開始設計，1981年6月正式投產，經過多年建設，現已形成完善的生產工藝系統。礦山開拓系統為側翼式主、副井、風井和主斜坡道聯合開拓，早期采礦方法為房柱法和留礦法，現為崩落法。礦山設計生產規模為240萬t/a，目前礦山實際生產能力已達到227萬t/a，承擔華錫集團車河選廠和長坡選廠的供礦任務。

1.2 三級礦量現狀

銅坑礦建礦初期開采細脈帶礦體，由于礦體含硫高發生自燃而停采，繼而開采下部91號富礦體，生產規模約60萬t/a，礦房采空后用棒磨砂充填，回采率較高。至2000年，91號富礦體資源枯竭，轉入了92號特大型錫礦體的開采[5]。由于92號礦體品位相對較低，有色金屬價格低迷，企業經營困難，因此不得不擴大生產[6]，年采出礦量達220萬t，因成本過高而未進行空區充填。一般而言，地下礦山開拓礦量的保有期應為3 a左右，采準礦量1 a以上，備采礦量0.5 a以上。然而，近十多年來，銅坑礦三級礦量嚴重失衡，生產組織十分艱難。

2 三級礦量失衡的原因

(1)超能力生產，回采順序錯亂。銅坑礦是華錫集團的主要供礦基地，從經營角度出發，為了企業的生存，只能讓系統滿負荷運轉和超能力生產。銅坑礦三大礦體垂直分布，在開采92號礦體的同時，盡量回采上部的細脈帶礦體和91號礦體，這就形成了“上下齊動，左右開弓”的局面[7]。另外，由于成本因素，如455m水平礦柱群二采區，早期因地質品位相對較低而未采，待附近采場開采結束后，形成了一個孤島，雖然開拓礦量和采準礦量仍然存在，但因安全問題，難以形成備采礦量。

(2)空區未充填，地壓活動強烈。由于對采空區未進行充填，開采技術條件復雜，所以采用崩落采礦法，如圖1所示，放頂后會貫通上部的細脈帶空區和火區[7]，火燒灰擴散蔓延快，撒水降溫后，局部出現火燒灰與礦石一起流動的現象。地壓活動頻繁，備采工程破壞大，如455m水平T504采場，201＃勘探線等區域發生底板下沉。井下施工安全條件差，影響了施工進度，如二采區已完成大部份采準施工，前期受地壓活動影響，方案不得不重新調整。

(3)機械設備老化，作業效率低。銅坑礦整個生產系統建成于上世紀，近幾年來雖然做了一些改造工程，但機械設備老化現象嚴重，新的設備購進較少。作業效率低，如掘進用的鑿巖臺車較少，掘進速度較慢。

(4)施工隊伍的技術不規范。銅坑礦過去設置有掘進工區，巷道掘進由掘進工區專門負責，鉆工都富有經驗，施工質量可靠。掘進工區撤消后，現在的采掘施工隊管理水平低，人員流動頻繁，鉆工技能低，掘進工程質量不達標，影響了進度。鑿巖方面，勞動組織不合理，臺班丟失嚴重，備采進度慢，不能按時完成，采場準備過慢，備采礦量不足。

3 三級礦量平衡的對策

3.1 綜合考慮，周密計劃

合理規劃各礦體資源的開采，崩落區遵循自上而下的順序開采[8]，從垮落區向外圍輻射回采，正確處理生產和安全、環保的關系，落實各項安全、環保技術措施。針對存在的問題和薄弱環節，加強礦山科研工作，攻克生產技術難題，推廣使用行之有效的新技術、新工藝、新設備，不斷提高礦山生產技術水平，促進礦山生產的發展。提高設計的效率和質量，確保每個季度完成采準、備采設計量達60萬t。成立設計專題小組，加強設計的指導，制定考核激勵辦法，部分采礦設計可以采取外包方式完成。加強維護6大系統，繼續做好地壓監測監控，持續建設二級安全生產標準化礦山，做好通風檢測及監控工作，確保安全生產投入。

3.2 更新裝備，提高效率

(1)繼續推廣液壓掘進鑿巖臺車，提高掘進效率。實行掘進、出渣和拉運等相關工序一體承包，提高掘進進度。提高生產協調力度，確保風、水、電供應的正常。

(2)引進或改造鑿巖設備，使之適合于低矮巷道的鑿巖工作。淘汰落后的YQ－100B鉆機，提高鑿巖效率，為下向充填孔鑿巖準備。

(3)引進撬毛臺車、現場混裝乳化炸藥車。隨著開采水平下移，巖層層理發育，受爆破震動、地壓活動影響，巷道穩固性差，松石滑板多，采用人工處理方式勞動強度大、危險系數高，通過引進撬毛臺車可以減少危險系數。根據爆破器材管理規定及施工人員安全，需增加現場混裝乳化炸藥車確保施工安全、提高裝藥效率。

(4)對影響生產的老舊設備及時更換到位，計劃新增加2臺阿特拉斯鏟運機及8臺20 t井下運礦車，確保供礦工作穩定、持續。淘汰高能耗的設備，對井下各水泵房的多級離心泵組進行更新。根據國家相關法令，對電纜等設施更換為阻燃型。

3.3 實施充填，鞏固安全

隨著低成本充填工藝技術的進步，目前92號礦體具備了充填法開采的條件，通過采礦方法變革，由崩落法轉為充填法[9]，可以較大幅度提高92號礦體的回收率。盡快完成充填系統建設，逐步完善深部、四、六盤區充填法采礦區域的開采規劃。現有采空區約5萬m3未進行膠結充填或膏體充填接頂，為了控制地壓，安全高效回采周邊礦體，需對其采空區進行固化充填、接頂，故加快充填系統建設和井下主充填管路網的掘進、布設，為各中段采空區充填提供保障。崩落轉充填法采礦補充的開拓工程約3萬m3，需在3～5年內完成，工程量較大，給排廢系統和運輸提升系統帶來很大的壓力，各中段采空區不均衡時采取斜道拉運廢石方法實現，同時加快充填系統相關工程建設工作。

3.4 科技創新，攻克難題

近幾年來，結合銅坑礦生產實際進行了相關技術研究，《高應力條件下礦柱群安全開采技術研究》、《92號礦體頂板穩定性與承壓區安全開采監控》等科研成果的應用，成功解決了92＃礦柱群一采區的回采難題，為三級礦量平衡創造了條件。由此表明，依靠科技進步和先進裝備，是從源頭上控制安全風險，從根本上提升安全保障能力的有效措施。今后，還應加強科技研究和實際應用，如利用3DMine軟件建立空區、垮落區模型，通過微震監測與地壓監控，進行危險預警，提高可采礦量的貯備、合理開發和利用資源，是切實可行的。

4 結 論

(1)礦體垮落、巖層破碎及運輸巷道遭到破壞是造成銅坑礦三級礦量失衡的重要因素，只有做好采空區的充填工作[10]，才能從根本上保障三級礦量的平衡。

(2)實施探采結合，利用探礦巷道做采礦出礦穿脈，既節省成本，又可縮短采場的開采周期。

(3)長沙礦山研究院微震監測技術在我礦應用多年，如405水平二采區等垮落險情均得到了提前預報，防患于未然，有效地保護了可采礦量和三級礦量平衡，值得深入研究和推廣應用。

(4)為了更好地做好三級礦量平衡工作，需要加強生產管理和技術改進，加強科技人才培養，通過專業培訓、學術會議交流等方式取長補短，提高從業人員水平。同時，樹立尊師重道的學風，發揮資深工程師的優勢，以老帶新，讓“會的人愿意教，不會的人希望學”，見賢思齊，共同進步，從整體上提高技術隊伍的業務素質，搞好礦山各項工作。

[1]陳毓川，黃民智，徐 玨，等.大廠錫礦地質[M].北京:地質出版社，1993.

[2]蔡明海，毛景文，梁 婷，等.大廠錫多金屬礦田銅坑長坡礦床流體包裹體研究[J].礦床地質.2005，24(3):228-241.

[3]陳 何，韋方景.銅坑礦細脈帶特大事故隱患區火區治理技術與工程實施[J].中國礦業，2009，18(11):52-55.

[4]范森葵，伍永田，王明艷.廣西大廠礦田礦床分布規律與找礦方向[J].礦產與地質，2008，22(6):520-524.

[5]秦德先，洪 托，田毓龍，等.廣西大廠錫礦92號礦體礦床地質與技術經濟[M].北京:地質出版社，2001.

[6]許遠清，魏宏煉.大廠銅坑92＃礦體開采貧化損失的原因及對策[J].采礦技術，2012，12(2):17-34.

[7]韋方景，陳 何.銅坑礦細脈帶特大事故隱患區環境監測與控制技術[J].有色金屬(礦山部分)，2009，61(4):62-65.

[8]王文杰，任鳳玉.無底柱分段崩落法礦石貧化原因分析[J].中國礦業.2008，17(3):69-72.

[9]周愛民.中國充填技術概述[J].礦業研究與開發，2004，24: 1-7.

[10]許遠清，陳慶發，韋方景.銅坑礦礦產資源綜合利用和找礦潛力[J].中國礦業，2014，23(2):63-66.

2015-06-02)

張紹國(1967－)，男，湖南沅江人，碩士，采礦高級工程師，主要從事礦山生產技術管理工作，Email:zhangshaoguo123＠163.com。