缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法工艺技术应用

ISSN 1671-2900 采矿技术 第20卷 第3期 2020年5月CN 43-1347/TD Mining Technology，Vol.20，No.3 May 2020缓倾斜中厚矿体安全高效采矿方法工艺技术应用

张胜光1, 2. 3，廖文景1, 2, 3

(1.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南长沙410012；

2.湖南铭生安全科技有限责任公司，湖南长沙410012；

3.金属非金属矿山安全技术国家重点实验室，湖南长沙410012)

摘要:花垣县猪圈坪铅锌矿为一多矿体复合构成的矿床，矿体倾角较缓，厚度中等。矿

山一直采用房柱法开采，贫化损失大且安全风险高。通过采矿方法改造，设计研究了两

步骤中深孔房柱式嗣后尾砂胶结充填采矿法开采，现场实施取得了较好的技术经济指

标，回采率由50%提高至89%，贫化率由20%降低至10%，企业年利润提高了2000万，

取得了良好的经济效益和安全效益。

关键词:缓倾斜中厚矿体;两步骤采场;中深孔落矿;嗣后胶结充填

花垣县猪圈坪铅锌矿体为一中厚缓倾斜矿体，矿体产于寒武系下统清虚洞组第三亚段层藻灰岩鲕粒灰岩、含藻砂屑灰岩及砂屑灰岩中，矿床顶底板及矿岩岩质属坚硬岩石类型，稳定性好。矿体平均厚度为10 m，平均倾角为10°，水平延伸长度为300 m，倾斜延伸长度为200 m。矿山前期一直采用浅孔房柱法开采，回收率只有50%~60%，贫化率为20%以上，生产作业人员一直在高危空区内进行开采作业，安全风险很高，企业也一直维持在盈亏平衡边缘运营。通过此次的采矿方法研造，重新设计了采准工程、凿岩爆破方式和出矿工艺，优化了采场的技术经济指标，克服了人员在空区内的高风险作业，实现了企业的安全经济效益双提升。

1 采矿方法设计原则

矿山企业位于湖南省湘西州花垣县少数民族聚集区，地处中高山区，地形切割较深，地表水系不多，猪圈坪铅锌矿海拔最高841.439 m，附近海拔最低295 m，相对高差300~500 m。整合后猪圈坪铅锌矿资源储量计算最低标高为193 m，最高标高为585 m，主要工业矿体以上为较好植被，考虑地方政策、历史原因和保护地表环境的需要，地表不允许陷落，矿体资源可采储量为230万t，设计采用地下开采，设计生产能力为30万t/a，矿山采用斜坡道开拓，浅孔房柱法开采，铲车和汽车联合出矿运输。

根据我国现行的行业产业发展规划与政策，综合全面分析猪圈坪矿山开采技术特点、地方人文产业环境、企业生产经验模式，其采矿方法设计必须遵循以下原则：

（1）必须严格遵规守法，牢固树立安全生产第一的原则；

（2）必须充分考虑采矿方法与各项开采技术条件和生产技术条件的安全、经济的适合匹配性；

（3）必须考虑采矿方法工艺简单、技术成熟可靠和适应性强的设计应用原则；

（4）必须考虑采用经济合理、低贫损、低成本的采矿方法设计应用原则；

（5）必须消除空区安全隐患，地表不允许塌陷的设计应用原则；

（6）必须考虑充分利用现状工程、人员技术力量和生产设备，避免重复投资而造成浪费的原则。

通过分析采矿方法技术设计应用的原则，设计首先考虑采用充填采矿法进行开采。为提高企业经济效益，此次设计考虑采用尾砂胶结充填采矿法和废石充填采矿法进行对比分析。通过对其两种方法的安全性、现状适应性条件、资源回收利用程度、实施的可操作性、总体经济效益5个方面进行分析评价，最终设计推荐应用两步骤中深孔房柱式嗣后尾砂胶结充填采矿法进行开采。

采 矿 技 术 2020,20(3)

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2 两步骤中深孔房柱式嗣后尾砂胶结充填采矿法

2.1 方案特点

该方法主要是回采缓倾斜矿体，矿体厚度大于8 m ，倾角为0°~10°甚至更大的矿体。该方案首先将矿体垂直走向（或沿走向）划分为矿房和矿柱，一个矿体划分为平行的多个矿房和矿柱。首先回收一步骤矿房，在矿房底部布置凿岩道，进行上向扇

形中深孔凿岩，端部后退式崩矿，铲车端部后退式出矿，空区内剩余部分残矿采用遥控铲车回收。该一步骤矿房回采结束后，封堵空区底部通道，采用高强度的尾砂胶结充填体从上部顶板充填回风平巷和充填小井内下料充填空区。平行的一步骤矿房可以多个同时进行，待充填接顶和充填体养护强度达到要求后再采用同样方法回采矿柱，第二步骤矿柱回采后则可以采用尾砂非胶结充填。采矿方法技术方案如图1所示。

图1 两步骤中深孔房柱式嗣后尾砂胶结充填采矿法

2.2 矿块布置参数

矿块垂直矿体走向（或沿走向）布置，划分为两步骤矿房和矿柱，矿房长度为矿体中段内的延伸长度，依据矿体的产状划分一般设计为50~60 m ，矿房设计宽度为12 m ，矿柱设计宽度为15 m ，高度为矿体的垂直厚度。部分矿体需要留设顶底柱，顶底柱厚度分别设计要求为9~10 m 。 2.3 采准切割

采切工程主要包括：上下沿脉运输巷道（中段运输巷道），采场联络道，中深孔凿岩巷道（出矿巷道），充填回风井（切割天井延伸），上部充填回风平巷，切割横巷，切割天井(延伸充填井)，充填回风平巷。首先在分段水平位置脉内布置沿脉运输巷道，从沿脉运输巷道内布置采场联络道至采场边界，在采场中央位置布置中深孔凿岩道（兼出矿巷

道）至采场上部边界，通过上部通风联络巷道贯通上分段沿脉运输平巷，在采场上部边界布置切割横巷和切割天井，切割天井向上延伸3 m 构成充填小井，充填小井联通上部水平的充填回风平巷即构 成采场的全套采准切割工程。采准切割工程量详见表1。 2.4 回采工艺

采场回采工艺主要由凿岩爆破、装（出）矿、通风、充填等环节组成。

（1）凿岩爆破。设计采用传统的上下扇形中深孔凿岩爆破，采用YGZ-90钻机进行凿岩，设计凿岩深度为5~15 m ，局部达到20 m ，孔径65~70 mm ，炮孔排距1.5~1.8 m ，孔底距1.8~2.0 m ，一个采场从上端至下端一次性施工完毕。局部中深孔难以施工的地方采用YT28气腿式浅孔凿岩机进行补