甘肅西成鉛鋅礦田深部開采工藝研究

王鵬飛

（甘肅省地礦局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730050）

甘肅作為現階段我國礦產資源的主要產地，加大對其開采工藝的研究對提高開采效果具有十分重要的意義[1]。對于深部的礦產資源而言，開采階段的工藝選擇對開采的完整率影響明顯，一方面開采工藝決定著施工的效率[2]，這就直接導致開采成本具有較高的變動空間，另一方面，地下深層位置的地質構造難以通過直觀的方式觀察，因此對礦產分布的判斷更加困難。在此條件下，主要依靠開采施工過程逐步對其位置信息進行分析，開采工藝就決定著信息的獲取程度。

為此，本文就甘肅西成鉛鋅礦為研究目標，對其深部礦產資源開采工藝展開了相關研究。通過本文的研究，以期為提高該礦區開采工作提供有價值的參考。

1 西成鉛鋅礦田基礎狀況分析

作為貫穿甘肅省西和縣和成縣的鉛鋅礦區，西成鉛鋅礦的覆蓋范圍達到了1275km2，就現階段已開發的鉛鋅儲量而言，已經超過了1300萬噸，是世界上已經發現的最大鉛鋅礦之一。有專家更是大膽預測，其礦產存儲量可達到2500萬噸以上。根據已知的西成礦田開采數據可知，泥盆系是礦田主要的出露地層形式，除了該地層外，在礦區的外圍，還有以三疊系、侏羅系、第三系為主的地層結構。相比之下，礦區的礦床生成時期集中在中泥盆統時期，且控礦特征明顯。從整體角度看，礦床分布方向為東西向展布，在吳家山背斜區域，可見明顯的褶皺構造，在圍繞褶皺的區域內，有中泥盆統以環形姿態出露，其也是控制礦產分布的主要因素。在礦田北部，有面積約為143.3km2的巖漿巖出露，并展現出明顯的侵入泥盆系特點，可能屬印支、燕山運動巖漿活動的產物。西成鉛鋅礦田的礦體產出數據如表1所示。

通過這些信息可以看出，西成鉛鋅礦田的深部開采潛力是巨大的，就深部開采工藝進行研究具有十分重要的現實意義。

2 礦田深部開采工藝要求分析

上文已經分析了西成鉛鋅礦的基本特征，為了實現對其深部資源更加充分開采，在對工藝選擇上需要秉持以下3個基本原則。

首先，也是最重要的，就是開采工藝要具有高效性，其次開采工藝要滿足安全生產的要求，最后，開采工藝要具有更高的先進性，其不僅是提高開采回收率的關鍵因素，也是實現高效開采，安全開采的重要基礎。就上述三點，對礦田深部開采工藝的要求分為以下三點。

2.1 最大化資源采出率

隨著我國對礦產資源的需求量逐漸增加，以及礦產資源被開發的程度逐漸提高，提高對不可再生資源利用的合理性已經成為一種全球化的趨勢。對此，除了要在使用過程中減少浪費，還要盡量減少在礦產開采過程中的浪費。這不僅關系到提高開采工作的經濟效益，也是提升礦產資源社會效益的重要途徑。出于這種考慮，礦井開采工藝要以最大化資源采出率為目標，積極采用先進的開采方法和技術，提高礦產資源的回收率。

2.2 最高化施工安全性

深部礦產資源的開采往往在安全方面的隱患要明顯高于地表開采。隨著事故的逐漸增加，國家對于礦產開采中的安全問題更加重視。

在這樣的環境背景下，除了加強對施工環境的安全防護措施以外，在開采工藝選擇上也要將安全放在首要位置。其中一方面是對于開采設備而言，要確保開采系統各部件之間的連接以及運行工序正常；另一方面就是對施工環境而言，要確保空氣中有毒氣體濃度在可控范圍內，地下空間的防護措施穩定可靠。通過這樣的方式，最大限度地保證開采施工的順利進行。

2.3 最高化開采技術先進性

深部礦田的開采施工難度更大，這也是制約開采效率和開采回收率的關鍵因素。隨著現代礦產科學研究的程度逐漸提高，相關技術工藝水平也實現了突破性發展，其不僅降低了對施工環境的要求，也不再受限于地下礦產分布的限制，通過先進機械操作方法，實現了對開采工藝的優化。因此，在對西成鉛鋅礦田深部資源開采工藝的選擇上要以現代化的先進技術作為首選。通過提高工作效率的方式降低施工環節中的人力勞動強度，為安全生產和資源經濟產值提升提供保障。

3 礦田深部開采工藝設計

在上述基礎上，本文研究了甘肅西成鉛鋅礦深部資源的開采工藝，并將具體的施工方式作出了詳細闡述。

考慮到深部環境對開采施工的限制，在方法上本文選擇具有更高靈活性和適應性的空場采礦法。當深部的開采礦體出現明顯變化時，將礦塊進行分割處理，分割的礦塊包括礦房和礦柱兩部分。

在此基礎上，依靠礦柱對開采空間的支撐作用，借助現代開采設備的高效性對礦房實施快速回采，當開采達到一定程度后，采空區在穩定性不變的前提下實現空間的擴展，為后續的開采和掘進工作提供充分的施工環境。需要注意的是，對采空區四周進行適當的加固處理是十分必要的，礦柱對空間的支撐是以點的形式存在的，但當采空區達到一定規模后，其受力是以面的形式存在的。完成對礦房的開采后，即可實施礦柱開采，這時的開采活動需要與充填采空區活動同步進行，以最大限度降低施工風險。以此為基礎，具體的施工工藝包括以下幾個方面。

首先是對西成鉛鋅礦田深部大型礦塊的劃分處理，在第1部分已經分析得出，西成鉛鋅礦的礦床分布具有明顯的連接特征，大面積出現的頻率較高，在不同的標高范圍內，出現了多個礦脈群。在大幅度的標高變化情況下，在極大程度上提高了礦產開采難度。此時，需要結合遙感技術明確定位礦床礦體的產出位置。以此為依據，按照具體的開采需求，設計固定的標高數值作為礦塊劃分的標準。結合礦體在區域內的走向，對西成鉛鋅礦田深部的礦塊劃分高度以25m～25m為宜，長度在20m～30m為宜。

其次就是采切施工。由于西成鉛鋅礦田的控礦因素主要是斷裂構造，因此礦床的圍巖以及礦石本身均具有較高的穩定性，但因為褶皺的分布，深部礦體在厚度上存在不規律的變化，且幅度較大，因此，在對礦體進行采切施工時，礦柱的直徑以2.3m～3.3m為宜；在礦體走向上，以5m～7m的間隔掘鑿巖壁，以此實現以上層開采區域的接通，提高空間內氣體的流通，需要注意的是，掘鑿巖壁的角度不宜超過35°，否則會加大礦房坍塌的可能性。

最后就是回采施工，其也是整個開采工藝的核心。為了最大限度降低開采工作對深部環境穩定性的影響。可以采用自下而上的方式實施開采，同時在礦房的選擇上，以間隔的方式分布進行，這樣做的目的是降低局部過度開采對礦體平衡的破壞。最先開采的位置是礦房巖壁位置，在巖塊兩側開采出寬度不超過2m礦脈，再沿著礦脈掏采礦房的其余礦石，這樣就避免了對爆破施工的使用次數，最大限度提高單次爆破的效率，降低開采成本的同時，也減少了爆破對礦體的沖擊，提高開采的安全性。

4 結語

資源使用需求逐漸增加、資源開發程度逐漸提高、資源探測技術不斷發展，在這三個因素的綜合作用下，對于更深層資源的開采將成為未來礦產開發的主要趨勢。為此提高對深部資源開采工藝的研究是十分重要的。本文提出甘肅西成鉛鋅礦田深部開采工藝研究，以西成鉛鋅礦區的實際地質環境條件為基礎，結合深部開采的實際需求，提出了具體的開采方法以及施工工藝。通過本文的研究，以期為深部礦產資源的開采工作提供有價值的參考。