浅孔留矿法在小团山铜矿的应用

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１３Ｍａｙ２０２０
现　代　矿　业
ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ
总第６１３期
２０２０年５月第５期
万相宗（１９６９—），男，工程师，２４４１３１安徽省铜陵市义安区顺安镇。

浅孔留矿法在小团山铜矿的应用
万相宗
（安徽牛山矿业股份有限公司）
摘　要　南陵县小团山铜矿属于小型地下开采的矿山。

在生产过程中发现，该矿矿体赋存状态和特征与地质资料相比发生了较大变化，原设计的小分段崩落法采矿方法已不能满足矿山开采的经济、技术要求。

为确定合适的采矿方法，经与设计单位商议并获其同意，将采矿方法变更为浅孔留矿法。

该矿变更采矿方法后，提高了矿石回采率、降低了贫化率，矿山经济效益也有所提高。

事实证明，该矿采矿方法的变更，是符合矿山安全生产要求的，对类似条件的小型矿山具有借鉴意义。

关键词　浅孔留矿法　小分段崩落法　赋存状态　安全管理ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ ６０８２．２０２０．０５．０２５
南陵县小团山铜矿位于安徽省南陵县境内，矿区位于县城西约１８ｋｍ处。

区内属沿江江南丘陵地貌，矿区内海拔最高点团山尖＋３２７．２ｍ，最低点＋７０ｍ左右，相对高差２５０ｍ左右，地形起伏不大，坡角在１０～２５°，植被较发育。

矿区有乡村公路向南西约２ｋｍ与３１８国道相连，交通较为方便。

根据矿床地质勘探情况和工业矿体分布特征，设计确定的开采范围为１～
４号勘探线＋４０～－２７８ｍ标高范围内的Ｉ号主矿体１个，零星小矿体４个。

矿体以铜矿为主，铅锌、硫、铁次之。

矿区范围内保有３３２＋３３３类铜矿石资源量６８．５万ｔ，保有３３３类铅
锌、硫铁矿矿石资源量２１．４万ｔ［１］。

矿区工程地质条件简单，岩石力学强度高，矿体及顶底板岩石坚固，坑道稳定，工程地质条件简单，有利于地下开采。

矿山设计开采方式为地下开采方式，设计开采规模５万ｔ／ａ。

１　采矿方法的选择与变更
１．１　矿体赋存特征
圈定的５个矿体均未出露地表，矿体以Ⅰ号矿体为主。

其余４个零星矿体矿石总量占比不到１５％。

Ⅰ号主矿体分布于１～
４线之间，在探矿权范围内沿走向控制长度５
２６ｍ（矿体总长约１２００ｍ），赋存标高最高＋４０ｍ（１线），最低－２７８ｍ（４线），控制矿体真厚度０
．４１～４．５６ｍ不等，平均２．１２ｍ。

Ｉ号矿体呈层状急倾斜产出，走向北东，倾向北西，倾角７５°～８５°。

１．２　原采矿方法的选择
考虑到使用小分段崩落法安全性较好，前期出矿能力较大，能够很快地达到产能，原设计的采矿方法为小分段崩落法，见图１。

图１　小分段崩落法
矿块构成要素如下［１］。

①矿块长度５０ｍ；②中
段高度４０ｍ；③分段高度６～１０ｍ；④顶柱高度２～４ｍ；⑤底柱高度５～８ｍ；⑥间柱宽度４～６ｍ；⑦分段联络巷间距５～７ｍ。

１．３　原采矿方法的运用效果
由于原先地质勘探程度不足，对矿体的了解不够。

经过一年多的生产实践，虽然产能能够满足，但此采矿方法的一些不足之处也慢慢显现出来，如：因
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为矿岩界限不清、变化大，导致矿石崩落后贫化率、损失率变大；矿体采准切割工作量大，且工艺较复杂，作业人员难以把握；安全管理难度大等等，给矿山生产管理带来了一些困扰。

为确定合适的采矿方法，经与设计院协商同意后，拟对采矿方法进行变更。

１．４　采矿方法的变更
矿山地下开采区域的地表大部分是丘陵山地，无重要设施。

从技术角度上，拟选择的采矿方法为浅孔留矿采矿法［２］，见图２。

将原先使用的小分段崩落采矿法与浅孔留矿采矿法进行列表比较，见表１。

图２　浅孔留矿法
表１　采矿方法比较
项目名称采矿方法
名称
适用
条件
主要回采
工艺
矿块生产能力
／（ｔ／ｄ）
矿石回采率
／％
矿石损失率
／％
矿石贫化率
／％
采切工程量
／（ｍ／千ｔ）
主要
优缺点
原方案分段崩落
采矿法
１．矿石、围岩稳固；
２．倾斜矿体；
３．矿层无夹层，较规则；
４．回采过程中不需支
护。

分段
浅孔凿岩，
阶段出矿
１００～１５０８０～８５１５～２０１０～１５２０～３５
优点：１．采场生产能
力高；２．采矿成本低；
３．通风条件好。

缺点：１．顶底柱回收
工作量大；２．管理工
作复杂。

新方案浅孔留矿
采矿法
１．矿石、围岩较稳固；
２．矿体厚度２～５ｍ；
３．倾斜矿体；
４．地表允许崩落。

浅眼落矿８０～１２０８５～９０１０～１５小于８２０～３０
优点：１．采场生产能
力较高，采矿成本低；
２．采准工作量小；３．
工作组织简单，通风
条件好。

缺点：１．矿柱回采难
度较大；２．采场顶板
暴露面积大时，安全
性较差。

经过表１比较可见，分段崩落采矿法主要适合形态比较规整，无夹层，厚度较厚的矿体。

经过一年多的生产实践和生产探矿后得知，该矿矿体在产状上没有大的变化，但矿体与原先预想的有所不同，存在矿体厚薄不均，矿石、围岩坚硬，稳固性好，局部裂隙发育，含少量夹层，矿体与围岩界限不规则、变化大等特点。

因此变更选择浅孔留矿采矿法，这种采矿方法能够满足矿体的这种变化，且工艺简单、也有利于安全管理。

２　浅孔留矿采矿方法的运用及效果
２．１　浅孔留矿采矿方法矿块构成要素
根据矿体赋存条件和矿山生产经验，矿块仍沿走向布置，中段高度由于受主井马头门限制仍为４０ｍ，未掘进马头门的中段高度拟改为５０ｍ。

矿块宽度为矿体厚度，矿块划分为矿房和矿柱，矿柱分顶、底柱及间柱，在底柱中布置漏斗式底部结构。

浅孔留矿采矿方法的矿块构成要素选取：①矿块长度５０ｍ；②中段高度４０～５０ｍ；③间柱宽度４～６ｍ；④矿房高度５０ｍ；⑤斗穿间距５～７ｍ；⑥顶柱高度２～４ｍ；⑦底柱高度５ｍ；⑧天井联络道间距４～６ｍ。

２．２　采准切割
采场下部的出矿漏斗布置在沿脉运输巷道中，矿块采准切割工程包括人行通风天井，采场联络道、漏斗、拉底巷道等［３］。

（１）人行通风天井。

每个矿块布置２个人行通风天井，天井沿矿体倾向布置在矿体内，高度５０ｍ。

（２）漏斗。

每个矿块布置６～８个，在矿块内从沿脉运输巷道每隔５～７ｍ向矿体的底板掘斗穿，斗穿皆作探矿巷道用，再在斗穿内掘斗颈，扩漏。

（３）采场联络巷。

在每个人行天井内向矿房掘进联络巷，２个人行天井联络巷交错布置，联络巷间距为４～６ｍ。

（４）切割拉底巷道。

在采场底部结构的上部，沿矿房全长掘进切割拉底巷道。

浅孔留矿法采准切割工程量见表２。

自下而上分层回采矿房，分层高度控制在２ｍ左右，用ＹＴ ２４型风动凿岩机打倾斜上向炮孔，孔深１ ５～２．０ｍ，浅孔落矿。

矿块采出矿量分配见表３。

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万相宗：浅孔留矿法在小团山铜矿的应用 ２０２０年５月第５期
表２　采准切割工程量
工程名称
断面
／（ｍ×ｍ）
数量
长度
／ｍ
工程量
／ｍ３
附产矿量
／ｔ
人行井１．５×１．５１５０．０１１２．５３８５．９联络巷１．８×１．８２０２２．０７１．３２４４．５
斗穿１．８×１．８６１８．０５８．３２００．０漏斗颈１．８×１．８６１２．０３８．９１３３．４切割拉底巷道１．８×１．８１３９．０１２６．４４３３．４底盘沿脉运输巷２．０×２．０１５０．０２００．０
合计１９１．０６０７．３１３９７．２ 注：按标准矿块计算。

表３　矿块采出矿量分配
地点地质
矿量
／ｔ
回采
率／％
废石
混入率
／％
采出矿量／ｔ
纯
矿石
混入
废石
合计
采出矿量
各占比例
／％
矿块１５０９２．０８５１０．３１２２６６．３１４０５．３１３６７１．６１００采切
附产
１３９７．２９５５１３２７．３６９．９１３９７．２１０．２２矿房１１９４０．８８５８１０１４９．７８８２．６１１０３２．３８０．６９矿柱１７５４．０４５３０７８９．３３３８．３１１２７．６８．２５ 注：采切比＝１９１．０ｍ／１３．６７ｋｔ＝１３．９７ｍ／ｋｔ。

２．３　出　矿
每次爆破后，在矿房下部的出矿平巷内，由放矿漏斗直接将部分矿石放入矿车，放出量约为每次爆破量的三分之一，以便给下次凿岩爆破留出足够的补偿空间，放矿后的空顶距不得超过２ｍ，要求每个漏斗均匀放矿，剩下的矿石留在矿房内，作为矿石垫层，当矿房回采结束后，再大量放出［４］。

每次底部放矿结束后，要检查采场内的矿石堆里是否有空洞，发现空洞后，应采取高压水冲或爆破振动的办法消除。

２．４　采场安全管理
浅孔留矿采矿方法的采场安全是管理工作的一件重要内容，在开采条件具备时下阶段采切过程中的产生的废石应及时回填上部采空区。

另外根据采空区地压情况，要适时进行放顶处理采空区顶板，或者封闭进入采空区的通道，及时消除安全隐患，确保矿山开采安全。

采场局部放矿时，放矿工必须与平场工密切联系，时刻关注矿堆变化过程，发现空洞，必须立即处理。

遇矿石围岩不够稳固时，必须采取横撑支柱或其它加固方法，确保采场凿岩工安全。

采场放矿完毕，要及时出矿进路，防止矿石落下伤及人员或损坏设备。

每次爆破结束后，打眼之前，一定要先进行撬顶，查看矿体完整情况，防止浮石下落掌子面，危害职工人身安全。

在遇到岩石破碎的地段，要用混凝土或圆木支护［５］。

２．５　运用效果
矿山布置了３个采矿场进行浅孔留矿法的试验，采切完毕后经过一段时间的试生产，在保证有２个采场正常出矿的情况下，每天可出矿２２０ｔ左右，生产能力完全能满足５万ｔ／ａ规模的要求；除中段的底盘沿脉运输巷外，其余工程大部分都在矿体内进行，掘进废石少、附产矿石量大，有利于矿山增产增效；尽管人员在裸露的矿岩下作业，于安全方面较为不利，但这种采矿方法工艺简单，易于掌握，只要按步就班，控制好采场暴露面积和分层高度、加强顶板管理，安全方面完全可以得到有效地保证。

３　结　语
矿山设计时，设计单位往往仅推荐使用一种采矿方法，这是由设计规范的要求决定的。

然而有时候，矿山使用的采矿方法不能按照设计一尘不变，也需要灵活运用。

如果在开采过程中，发现矿体产状、特征等发生变化时，采矿方法也要及时地作出调整，也有可能使用一种或多种采矿方法，以适应这种变化，而这种调整只要符合矿山的利益、符合矿山安全管理的要求，就是可行的。

浅孔留矿采矿方法在南陵县小团山铜矿的成功运用，说明了矿山人对于开采技术的不断追求和探索的精神，通过加强对采场的安全管理，及时发现和处理安全隐患，就能够切实保证矿山的生产安全，保障作业人员的生命和财产安全。

参　考　文　献
［１］　南昌有色冶金设计研究院．南陵县小团山铜矿采矿初步设计［Ｒ］．南昌：南昌有色冶金设计研究院，２０１２．
［２］　张荣立，何国纬，李　铎，等．采矿设计手册［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，２０１０．
［３］　ＧＢｌ６４２３—２００６　金属非金属矿山安全规程［Ｓ］．北京：国家质量监督检验检疫总局，２００６．
［４］　ＧＢ６７２２—２０１４　爆破安全规程［Ｓ］．北京：国家质量监督检验检疫总局，２０１４．
［５］　杜计平，孟宪悦．采矿学［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，２０１２．
（收稿日期２０２０ ０３ １８）
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总第６１３期现代矿业２０２０年５月第５期。