淺孔留礦誘導落礦采礦法在四兒溝門金礦的應用研究

張伯賢，張 寶，孫民航，盧 亮

淺孔留礦誘導落礦采礦法在四兒溝門金礦的應用研究

張伯賢1，張 寶2，孫民航1，盧 亮1

(1.西和縣中寶礦業有限公司，甘肅 隴南市 742100；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

利用巖體內的原巖應力作為礦巖破碎的主要動力，通過切割、拉底和兩側誘導產生集中應力，從而使礦巖逐漸產生破壞。破碎的礦石落入拉底層，通過鏟運機轉至溜井運出。現場工業試驗取得了良好的技術經濟效益和安全效益，已在礦區推廣應用。

淺孔留礦法;切割拉底;誘導落礦;自然冒落

0 引 言

四兒溝門金礦床位于西成鉛鋅礦田西部，行政區劃屬甘肅省西和縣十里鄉所轄。1～2號礦體：斷續分布于15～56線間，出露標高2035～1340 m；主要分布于7～16線間，控制長度240 m，走向為45°，傾向北西，傾角75°～85°，呈不規則透鏡狀、脈狀；平均厚度為5.28 m，延深約570 m，平均品位3.95g/t。礦體在空間上受F1斷裂控制，上盤圍巖巖性為粉砂質板巖、絹云母綠泥石板巖，下盤巖性為石英砂巖和粉砂質板巖，礦化不均勻。

根據礦床賦存特點，礦石工藝類型劃分為破碎帶蝕變巖型，裂隙發育，穩固性差。四兒溝門金礦床礦石類型在地表及淺部為氧化礦，根據鉆探資料，氧化深度達330 m。圍巖：板巖、粉晶灰巖=8～10，石英砂巖=10～12，千枚巖=4～6。礦石=6～8。礦巖松散系數為1.5。礦石體重為2.51 t/m3。礦石安息角為39°～40°。

四兒溝門金礦目前采用淺孔留礦法回采，平底出礦結構。礦房沿礦體走向布置，長度為40 m，中段高度為40 m，礦房寬度即為礦體厚度。

1 普通淺孔留礦法存在的問題

1.1 普通淺孔留礦法

（1）采準切割。首先在礦體下盤12～15 m處沿走向掘進脈外沿脈運輸平巷，從沿脈運輸平巷每隔40 m向礦體掘進穿脈裝礦巷道并穿透礦體。然后，在穿脈內靠近礦體下盤向上掘進采準天井，并在天井內每隔5 m向兩側礦房掘進聯絡道。最后，在穿脈內礦體下盤5～8 m處沿礦體走向掘進無軌出礦平巷，在無軌出礦平巷內每隔6～8 m向礦體掘進出礦進路至礦體上盤，并在出礦進路端部沿礦體走向向兩邊掘進切割拉底巷道至礦房兩端。

（2）回采工藝。礦塊回采分兩步驟進行，先采礦房，礦柱先保留，待時機成熟后再采。礦房內的回采分梯段進行，采用YT-28型鑿巖機打水平炮眼，人工裝藥、非電雷管和導爆管起爆，每次放礦僅放出約1/3的礦石，使其作業工作面始終保持有2～2.5 m的作業空間，局部放礦后須嚴格檢查頂板和處理浮石，平整場地，為下一個作業循環做好準備。出礦采用鏟運機轉運至溜井經豎井或斜井將礦石運至地表。

普通淺孔留礦法方案見圖1。

圖1 普通淺孔留礦法（單位：m）

1.2 普通淺孔留礦法技術指標及存在的問題

普通淺孔留礦法在該礦取得的主要技術指標見表1。

表1 普通淺孔留礦法主要技術指標

該采礦方法存在的問題：

（1）安全作業難以保障：工人在較大暴露面下作業，安全性差；

（2）采場開采周期長：為確保安全作業，需要采用螺旋支柱+圓木進行支護，平場工作量大，延長了開采時間；

（3）工藝復雜，組織管理難度大：由于礦體破碎，出于安全考慮，需要進行大量采場頂板控制作業，工藝復雜，增加了組織管理難度；

（4）支護作業勞動強度大：工人需要將大量圓木和螺旋支柱背至采場、架設，勞動強度非常大；

（5）支護過程存在的不安全因素較多：礦體頂板破碎，支護時也存在不安全的因素。

2 淺孔留礦誘導落礦采礦法

2.1 淺孔留礦誘導落礦采礦法

四兒溝門金礦礦巖破碎、節理發育，礦房頂板常伴有滴水、淋水現象，開采技術條件復雜。作業人員在暴露的頂板下支護、回采作業時間較長，為最大限度減小作業人員在礦房內的作業時間，決定在淺孔留礦法的基礎上對應力集中區進行誘導落礦，杜絕整個礦房回采期間作業人員在暴露頂板應力集中區的作業。

該采礦方法的破巖機理是利用巖體內的自然應力作為礦巖破碎的主要動力。這些動力通過切割、拉底和兩側誘導產生集中應力，從而使礦巖逐漸產生破壞。破碎的礦石落入拉底層，通過鏟運機轉至溜井運出。因此，切割拉底工作是誘導的必然前提條件，對礦體的自然崩落有著十分重要的 影響。

（1）礦塊構成要素。礦塊長為40 m，高度為40 m，礦塊寬度為礦體水平厚度，留設頂柱和間柱，頂柱高度為6 m，間柱寬度為6 m。采用無底部結構出礦，出礦穿間距為5～7 m。

（2）采準、切割工程。采準切割工程主要有：沿脈運輸平巷、出礦穿脈、人行通風天井、聯絡道、切割平巷。

在礦體下盤布置脈外階段運輸巷道，每隔5～7 m施工出礦穿脈巷道與礦體相連。沿礦脈底部拉開，作為拉底巷道。在礦塊兩側沿礦體下盤布置脈內行人通風天井。在行人通風天井上每隔5 m開掘行人聯絡道通往礦房。

（3）回采工作。采用自下而上分層回采，在每一分層中進行崩礦、通風、局部放礦、平場及松動浮石處理等作業。分層高度為2～2.5 m，回采工作面為梯段布置。

采用YT-28型鉆機施工水平眼，最小抵抗線取0.8 m，孔深1.5～2.5 m，采用人工裝藥，非電導爆管微差起爆，每個采場配備2臺鑿巖機，分層工作面呈梯段式推進。

新鮮風流由中段運輸巷道、人行通風天井，行人聯絡道進入采場，清洗工作面后，污風經人行通風天井排至上階段回風巷道。為加強采場的通風排塵效果，在采掘工作面采用JK58－1No.4.0型局扇加強通風。

（4）放礦。采場炮煙排除后，可進行局部放礦，放礦量約為崩落礦石量的30%，使礦房內暫留礦石量與頂板之間的作業面保持2～2.5 m，為下次回采創造良好的工作空間。局部放礦時要特別注意礦堆中是否出現空洞，如發現出礦量與爆堆下降量不符時，應及時處理。放礦后，對采礦場平面進行平整，并撬掉頂板的浮石。回采到礦房頂柱后進行大量放礦，大量放礦時，應注意均勻放礦，以減少礦石損失和貧化。

（5）采場頂板管理：礦房通風完畢，即可進入礦房進行頂板的安全檢查處理。此項工作應由有經驗的安全工負責，仔細觀察頂板，將浮石撬下，以保證作業場地的安全。局部礦巖不穩固地段，采用漲殼式或管縫式錨桿護頂，錨桿間距視礦巖穩固情況具體掌握。

（6）采場礦石運搬：礦石通過重力溜至出礦穿口，再利用鏟運機將礦石裝入礦車。

該采礦方法的優化，杜絕了作業人員在礦房應力集中區作業，保障安全生產的同時降低了爆破物品、支護材料等的消耗，為公司安全、效益的提升打下堅實的基礎。

2.2 淺孔留礦誘導落礦采礦法現場工業試驗

淺孔留礦誘導落礦采礦法試驗礦塊選在1710中段1317礦房。該處礦體屬于碎裂蝕變巖類型，含礦巖性主要為褐鐵礦化蝕變巖、褐鐵礦化方解石石英脈、褐鐵礦化石英砂巖，礦體非常破碎。礦體走向約45°，傾向約315°，傾角約85°，上下盤圍巖為較破碎的砂巖及板巖，由于構造運動強烈，圍巖裂隙發育。

首先施工礦房底部出礦結構，其次按照出礦穿實際揭露礦體情況施工拉底巷道，底部補償空間及脈內順路形成后，自礦房東、西兩個聯絡穿處向礦房內組織回采，按照實際回采礦房的長度，在礦房中間預留10～15 m礦體不回采，前期利用礦房中部脈外井聯絡穿沿礦體走向施工兩側切割巷（5～10 m）對誘導區礦體進行切割，利用礦巖不穩固及原巖應力，破壞誘導區域內礦體自身力學平衡，在組織出礦時利用重力使其失穩，導致礦巖分離后自然塌落至出礦塹溝，由鏟運機自進路完成出礦（見圖2）。

1710中段1317淺孔留礦誘導落礦采礦法試驗礦房主要技術經濟指標如表2所示。

圖2 淺孔留礦誘導落礦采礦法

表2 淺孔留礦誘導落礦采礦法主要技術指標

2.3 淺孔留礦誘導落礦采礦法經濟效益分析

通過現場調查，淺孔留礦誘導落礦試驗礦房回采的安全性大大提高，減少了作業人員在應力集中區作業的時間，節約爆破物品、支護材料消耗，指標對比如表3所示。

（1） 按照2018年度采礦計劃33萬t，其中誘導落礦占采礦量的33.0%，誘導采礦量為 108900 t；

表3 采礦方法主要技術指標對比

（2）年度誘導采礦量按照108900 t計算，可節約支護圓木389 m3×2715元/m3=1056135元；

（3）炸藥43560 kg×12.5元/kg=544500元；

（4）導爆管32670發×6.2元/發=196020元。

綜上，共計節約資金1803188元，經濟效益比較顯著。對于難以量化的安全效益，更是大幅提高，利于礦山可持續發展。

3 結 論

通過切割、拉底和兩側誘導產生集中應力，利用巖體內的原巖應力作為礦巖破碎的主要動力，使礦巖逐漸產生破壞，淺孔留礦誘導落礦回采工藝在保障采場回采過程本質安全的同時，大大提高了回采的效率和回采進度，縮短礦房回采周期，減小爆破物品、支護材料消耗，回采安全性大大提高，提高了礦山企業的安全技術水平和經濟效益。在安全管理要求日益嚴格的形勢下，對類似礦山極具借鑒意義。

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(2019-03-13)

張伯賢(1987—)，男，甘肅蘭州人，助理工程師，主要從事采礦工藝和安全管理方面研究，Email: 978041713 @qq.com。