某鉛鋅礦淺孔留礦法采準工程布設方式的探討

陳光毅，曹 陽，安久長

（1.福建金東礦業股份有限公司，福建 三明 365000，2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局805隊，江蘇 南京 211500）

在社會現代化進程中，相應提升了各行業發展速度，因此對于鉛鋅礦的需求量增加。為了全面做好開采工作，維護開采作業人員的安全，增加礦產企業經濟效益。在開采金屬礦產時，開始廣泛應用淺孔留礦法。經過長期生產實踐，逐漸形成固定的、具備安全性的淺孔留礦模式。淺孔留礦法被廣泛應用到金屬礦產開采作業中，主要是由于技術工藝簡單，操作便捷性高，材料消耗少，可以應用到急傾斜極薄礦體開采作業中。

1 礦塊構成要素

（1）階段高度。現階段，淺孔留礦法的階段高度一般為40m～60m，當礦體圍巖不穩固時，礦脈產狀存在突變問題，需要降低階段高度，約為30m～40m，避免采準和回采的時間比較長，圍巖出現片落問題，從而加劇放礦難度，導致礦石損失與貧化。

（2）礦塊長度。礦體圍巖穩固性、礦脈賦存狀態，對礦塊長度的影響較大，主要表現在礦脈的斷層構造、尖滅再現、分支復合等影響中，還會改變礦體厚度。當具備通風防塵要求、回采工作組織時，也會對礦塊尺寸造成影響。一般情況下，薄礦脈礦塊長度約為40m～50m，針對埋藏條件復雜、圍巖不穩固的礦體，應當縮短礦塊長度，約為25m～30m，同時加快回采速度，減少圍巖暴露面積與時間，還可以避免礦石損失和貧化，確保集中放礦工作的順利開展。圍巖具備良好穩固性，且埋藏條件穩定，可以適當加大礦塊尺寸，約為60m～80m，減小采準工程量，還能夠提升經濟性與技術性。

（3）礦柱尺寸。在應用淺孔留礦法開采薄弱礦脈時，需要嚴格控制礦柱留設數量，尤其是對貴重礦物、高品位礦物回采來說，能夠改善淺孔留礦法的技術性與經濟性。針對品位低、工業價值較低的礦床，需要通過技術與經濟指標比較，確定留設礦柱。在進行中厚礦體開采中，將底部平巷作為下階段回風巷。因維護時間較長，則需要保留底柱。

（4）布設采準方案。采準工程質量對深孔鑿巖、出礦效率、爆破質量的影響較大。因此采礦多應用分層膠結采礦方式、預控頂分段充填采礦法。上向分層充足填采礦法，可以應用到復雜形態、矸石量多的礦場。回采方式比較多，且技術方法靈活，采切工程量小。

第一，按照礦塊天井類型與數量分類：首先，在礦塊兩端布設1個先進天井，天井兩側留設安全礦柱，礦柱寬度為（2×2.5）m。當為高品位、貴重、圍巖堅固礦石時，在一側留設礦柱。在礦塊中央布設1個先進天井，兩端各設置1個順路天井。此種布設方案可以將中央天井作為回采自由面，材料從上風巷向下運輸。但是需要多開設1個順路天井。部分礦山在中央天井內部設置天井吊罐，為運輸人員提供材料運輸路徑，能夠提升回采工作效率。礦巖穩固性良好時，可以應用水平梯段留礦方案，間隔幾個采區設置1個先進天井，中部天井隨著工作面回采，逐漸增加高度。第二，按照底部結構分類。①針對帶有底柱的結構。帶有二次破碎水平的淺孔留礦法，底部結構采準工作量大，采場可以控制大塊，因此應用較少。帶有電耙巷道的淺孔留礦法，可以減少放礦漏斗數量，生產能力較高。然而底柱高度較大，一般應用到中厚礦體內。針對不帶二次破碎水平的淺孔留礦法，能夠簡化底部結構，減少礦柱量，屬于常用方案。②針對無底柱底部結構。帶有假底結構淺孔留礦法，當為高品位、貴重薄礦脈時，可以先進行底柱礦石回采，之后應用混凝土、金屬或者木材構件，制作假底結構。無假底結構淺孔留礦法：在部分礦山中，脈幅小、品位高，回采中的大塊較多，應用普通底部結構淺孔留礦法，會加大放礦難度，且作業強度大，存在嚴重丟礦現象。為了解決該項問題，需要簡化底部結構，將假底結構轉變為無假底結構，應用效果顯著。第三，制約因素：當存在夾石、礦體厚度變化大，且礦石硬度較高。在實際生產作業中，因落礦前度與生產效率差別，采礦設計應用單一采礦方法，合理性不足。在新設計中，應當掌握地質資料、礦體賦存狀態，聯合采礦方法，全面發揮出采準巷道作用。在建設礦山時，揭露礦體和前期地質資料差距大。揭露礦體和運輸大巷距離比較接近，大巷和礦體實際水平距離小于8m，頂底板為穩固性不足的片麻巖。巷道應用錨網支護方式，主要為錨桿懸吊機制、組合梁機制、組合拱機制。

2 某鉛鋅礦礦體介紹

某地區存在一個小型鉛鋅礦床，通過測量計算可知，該礦體傾角為60°～87°，真厚度為1.7m～4.3m，平均真厚度為（2.3±1.5）m。礦體品位約為7.5%，鉛為4.2%，鋅為3.3%。鉛鋅礦床傾伏角為27°，礦體延伸深度約為88m。鉛鋅礦床的礦體上盤為蝕變巖，下盤為石英斑巖，上盤與下盤均出現明顯硅化，硅化帶可觀察到黃銅礦和黃鐵礦。礦體的穩固性非常強，且礦體和巖石具備清晰邊界。在采礦作業中，能夠簡化布眼、礦巖分離操作。按照技術人員勘測和確認鉛鋅礦礦體賦存條件，礦床設計應用豎井開拓方式，因此選擇淺孔留礦法作為采礦方法。

該鉛鋅礦礦體中段高度為50m，采場沿著走向布設，長度約為50m。礦石主要包含脈石礦物和礦石礦物。其中前者主要包含白云母和方解石；后者主要包含黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦。方鉛礦在礦石中分布比較多，呈現出不規則顆粒狀，且粒度變化比較大，主要分布在脈石礦物裂隙中。從空間分布來看，其與其他硫化物生成團塊狀。在礦石中閃鋅礦分布也比較廣，呈現出不規則顆粒狀，且粒度變化比較大，主要分布在脈石礦物裂隙中。從空間分布來看，礦石分布不均勻，并且與其他礦物共同組成團塊狀。鏡下觀察到與黃銅礦固溶體分離現象。對于礦石結構構造來說，其主要包括他形粒狀結構和自形態-半自形粒狀結構。礦石構造包含稀疏浸染狀與分散浸染狀。應用下盤脈外運輸巷道，聯合平底結構，巷道和拉底巷道運輸及連接，均通過7.5m漏礦口實現，同時作為裝巖機礦口。

完成采準工程后，技術人員明確人行天井的布設方案，第一種方案為常規脈內排列方式；第二種方案為天井置于礦體下部形式。在開采作業中，根據采礦準則內的制度與內容執行操作，當遇到中等厚度、大厚度礦體時，需要將天井布設在礦體下盤接觸帶。所以，礦體天井放置位置在礦脈內。然而，鉛鋅金屬礦的市場價格較高，且礦體品位持續提升。將人行天井放置在礦脈內，將會棄置該部分礦石，或者在集中放礦期，將該部分礦石收集起來，避免后期高空場內回收時，出現殘留礦體，無法徹底回收干凈。因此在布設人行天井時，需要將其置于礦脈外。聯合技術人員和開采人員，比較分析礦脈內與礦脈外布設方式，論證方案安全性與獲益率。

3 比較兩種布設方案

3.1 方案一：人行天井置于礦體內

將礦區的人行天井置于礦體內，工作流程涉及到下盤運輸巷道、人行天井、裝礦口、拉底平巷、分層脈內聯絡道。在第一種方案中，天井兩側走廊、走廊柱子順序必須遵循“由上至下”排列原則。在采場集中作業時，隨著采場礦平面的下降，會逐漸縮小礦柱回收工作面。開展下礦體回收作業時，相關人員應當保留上部天井結構完整，避免后期采空區上板門脫落。當上板門脫落后，會掉落到回收柱子內，此時將會損害天井內的礦體。在礦柱回采作業中，在天井兩側預留3m寬礦柱，以此形成間距。

3.2 方案二：人行天井置于礦體下盤接觸帶

在工程作業中，將天井放置于礦體下盤接觸帶周邊，和礦體的間距控制在4m，之后開展采切工作時，工作流程涉及到裝礦口、下盤運輸巷道、人行天井、拉底平巷。在兩條天井間布設人行聯絡道時，必須確保高度交錯布設，便于作業人員進入。在第二種方案中，采礦作業人員能夠利用天井、分層聯絡道進入到采場，以此開展采礦工作，無需在礦體內設置保護礦柱，可以保證開采作業人員的安全，全面提升礦石回采率，還能夠降低作業成本，增加經濟效益。對于進尺量來說，盡管增加下盤聯絡巷道，然而也省略了礦柱內的人行聯絡道，通過比較可知，每一個采礦場內的節約進尺量為14m。

4 比較兩組布設方案

（1）經濟性比較。基于經濟性分析可知，方案二比方案一的采切工作量增加14m，成本增加3萬元左右。第一種方案采場內保留礦石量高于第二種方案，約為3075t，工程成本約為212萬元。所以通過比較可知，將人行天井置于礦脈內，單個采場內造成的損失約為220萬。

（2）安全性比較。按照專業人員的論證與驗證結果可知，第一種方案實施期間，工作人員需要及時測量和監督保留的礦體寬度，企業管理為了追求經濟效益，會縮小礦體寬度，從而導致下部回收工作的安全隱患較多。如果應用第二種方案，在采礦作業中可以明顯提升安全性，工作人員只需在回采作業中進入采場內，無需開采人員進行殘采工作，可以維護開采人員的生命安全。

（3）施工難度分析。基于施工難度角度分析，采用第一種方案，隨著礦體的變化，也需要改變人行天井，確保天井一直處于礦脈內。當天井位于礦脈薄弱位置時，礦體可能會偏移天井范圍。如果應用第二種方案，能夠簡化整個作業過程，基于安全角度分析，下盤外脈人行天井布設方式，能夠維護人員安全，經濟效益明顯。

5 結語

綜上所述，對于鉛鋅礦區淺孔留礦法工藝來說，在采準工程布設中，必須按照礦體實際情況分析，選擇適宜的結構參數和布設方法，以此保證鉛鋅礦采礦作業的安全性與順利性。通過本文可知，應用人行天井置于礦體下盤接觸帶，能夠維護開采人員的安全，保證整個開采作業的順利性，維護礦產企業經濟效益，值得推廣應用。