無底柱淺孔留礦法在沙灘角銅礦的應用

崔紅霞

（安徽正信科技有限公司）

在國內有色金屬地下礦山開采中，比較成熟的方法是分層崩落法、房柱法、全面法及淺孔留礦法，這些方法操作起來相對容易。但針對那些較小規模的礦體，必須采用安全和高效的采礦方法。小型礦體一般礦體厚度在1~5 m，走向長度在100 m左右，連續性較差，多呈藕節狀或絲脈狀。沙灘角銅礦礦體就符合上述特征，因礦體較薄，連續性較差，如果選擇有底柱淺孔留礦法法開采，會浪費很多礦柱資源。

在小型地下金屬礦山開采中，無底柱淺孔留礦法作為空場法中的一種采礦方法，應用非常廣泛，特別是在極薄貴金屬礦床的開采中，具有較多的應用。相比于傳統的淺孔留礦法，它增加了出礦進路，將底部結構取消［1］。通過電動裝巖機裝車，脈外巷道運輸，降低了采礦貧化率，并使礦產資源回采率達到90%以上，為此，沙灘腳銅礦多回采礦石2萬t（減少底柱壓礦）。

1 無底柱淺孔留礦法概述

在我國地下金屬礦山中，淺孔留礦法被廣泛應用。其開采技術條件：具有較小的礦體厚度，傾角為60~85°。具有相對穩定的礦巖和單一的產狀，無自然性的礦體和結塊現象出現。通過應用這種采礦方法，在使作業條件得到有效改善的同時，也能使礦山的生產安全和生產能力大幅提升［2］。無底柱淺孔留礦法進一步拓展和改進了淺孔留礦法，相比于改進前，增加了出礦進路，將底部結構取消。同時，通過脈外巷道運輸和電動裝巖機進行裝車，能使采礦貧化率降低，并且使礦體的生產效率和回采率提高［3-4］。在小型地下金屬礦山的開采中，其應用非常廣泛（無底柱淺孔留礦法示意圖見圖1）。

2 礦山概況

安徽省南陵縣沙灘角銅礦屬于小型地下金屬礦山，生產能力約60 000 t/a。在礦山范圍內，有3條隱伏礦脈被探明，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體，Ⅰ號礦體分布于36~45線，Ⅱ號礦體見礦于37，41，42，44線。因此形成數個生產中段。銅礦石品位為1.15%~3.5%，資源價值可觀。目前，大部分中段已經基本采空，回采作業主要是在-80 m中段進行。礦區巖石為大面積花崗閃長巖和接觸帶矽卡巖，礦體底板為大理巖，近地表淺部巖石風化、蝕變，裂隙發育；深部巖石趨于新鮮，蝕變減弱，裂隙發育程度降低，抗壓、抗剪強度高。礦山目前通過技改后開拓、開采最低標高為-205 m，距地表深約350 m。礦區工程地質巖組主要為半堅硬—堅硬的碳酸鹽類、花崗閃長巖和矽卡巖，根據調查，井巷內尚無坍塌、冒頂現象發生，工程地質巖組穩固性良好，僅矽卡巖與花崗閃長巖接觸帶之間有較薄的軟弱結構面。

礦脈中的裂隙導水是礦井水主要的來源。因為礦區內的出露地層多為泥灰巖、泥巖等，具有良好的隔水效果。同時，本礦為金屬礦。礦體賦存標高+77~-255 m，大部分位于當地侵蝕基準面+50 m以下。礦區含水巖組主要為三疊系南陵湖、東馬鞍山組巖溶水及花崗閃長巖接觸帶之矽卡巖裂隙水，沙灘角銅礦地質勘探時曾進行抽水試驗等專項水文地質工作，因周邊較小銅礦井政策性關停，礦井下不再排水，使得礦井水通過裂隙對沙灘角銅礦井下水力補充，礦井用水量加大，水文地質條件屬于中等復雜類型。

長期以來，礦山在開采淺部資源過程中就出現了因為留設底部礦柱結構造成壓礦，以及放礦漏斗因爆破效果差造成大塊礦石堵塞漏斗的問題。

3 無底柱淺孔留礦法在開采中的應用

為了使堵塞漏斗和底部結構對資源消耗過大的問題得到有效解決［1］，采用了無底柱淺孔留礦法，同時取消底部結構。

（1）采準切割。在應用無底柱淺孔留礦法的過程中，需要將出礦進路增設在礦房底部，并聯接好脈外平巷。采準切割的步驟：沿脈運輸平巷沿著礦體分布，在礦塊的兩側，掘進人行天井，并每隔5 m左右，將相應的聯絡通道鑿出。在沿脈運輸巷內每隔6 m，將出礦進路掘出。最后，在礦塊底部，掘出拉底平巷。通過以上步驟可知：采準切割工程主要包括沿脈運輸平巷、人行天井、出礦進路以及拉底平巷。為了保障有效開采，需要與實際情況相結合，確定采切工程量。

（2）回采工藝。回采工藝在淺孔留礦法中是非常簡單的，通常是采用淺眼爆破的方式進行。在聯絡巷中鑿巖，同時以拉底平巷為自由面，向上回采。回采流程主要涵蓋以下方面：一是鑿巖，依據之字型或梅花形排布；在鑿巖過程中，與礦體邊界相結合，控制采場的寬度，使采礦貧化率進一步降低。二是爆破，將乳化炸藥加入到開鑿出的炮眼中，采用分段起爆的方式，利用毫秒延期電雷管進行。空口處填塞炮泥，同時炮孔采用60%~70%的裝藥系數。三是通風，在完成爆破后，可以采用局扇壓入式通風，逐一排除爆破的煙塵；將新鮮的空氣由采場一側的順路天井引入，通過另一側的天井在上中段回風巷排出污風；通常情況下，控制30 min左右的通風時間。四是局部放礦，利用礦石的自重，在每一次爆破后，可以從出礦橫巷中，將約30%的礦石放出，為作業面留出約2 m的作業空間；同時，為了將平場工作量減少，工作人員需要在出礦前進入采場內，檢查爆堆高度與實際高度相結合，確定每一個出礦橫巷放出的礦石量；在結束整個回采流程后，則需全部釋放礦房內的礦石；在放礦前，應全面檢查礦石，為降低安全隱患，必須確認好沒有其他工作人員時，才可進行放礦。五是撬頂平場，作業人員在結束局部放礦后，需要再次進入采場，全面檢查作業面，為保證作業面的安全，對上下盤上頂板進行全面的檢查，再通過手工操作，平整工作面礦石堆的表面，然后才能進行下一個循環的鑿巖作業。

（3）技術優勢。無底柱淺孔留礦法相比于以往的淺孔留礦法，無需設置底柱。可通過增加回收礦柱，將礦產資源的貧化和損失降低，進而使回采率提升，提高勞動效率。同時，因為采用的是脈外運輸平巷出礦，具有極高的安全性，能使生產和安全之間的矛盾得到有效解決［4］。

沙灘角銅礦采用無底柱淺孔留礦法開采，近5 a來，作業安全、高效，礦石貧化率保持在5%左右。期間雖因為礦山企業改制等因素經歷停產、開采再停產等情況，但是，該礦開采成本均保持較好的水平，數十年來沒有出現重大安全生產事故。

4 結論

沙灘腳銅礦深部資源比較緊張，后續正在跟進探礦工作。2#礦體賦存在-125 m，開采總礦石資源量約15 t。采用無底柱淺孔留礦法開采后，礦石回采率達到90%以上，多回收礦石資源約2萬t。利用礦體自然不連續的藕節部分做分隔礦柱，圍巖和礦體的穩固性得到有效保證。通過實踐證實，將無底柱淺孔留礦法應用到該礦的開采過程中，優勢非常顯著，主要總結如下。

（1）不設底柱，增加了對礦柱的回收，大大提高了礦石回收率，提高了資源的利用率，降低了損失和貧化，可充分回收地下資源。

（2）進路采用裝巖機出礦，提高了出礦的機械效率，加快了出礦速度。

（3）取消了劈漏復雜的工藝過程，直接拉底，施工工藝簡單，工人易于掌握。

（4）脈外運輸平巷出礦，安全性高，解決了安全、運輸和生產的矛盾。