矿体开采技术条件介绍

宝山矿西部2号砂岩矿体采矿技术研究摘要：介绍了宝山矿西部2号砂岩难采矿体采矿所取得的成功经验，这些实践经验可为类似条件的矿山所借鉴。

关键词：上向分层采矿井下废石破碎高压泵输送废石胶结充填我矿西部现已开拓到－150m中段，其开采深度为622米。

从近几年探明的资料要采到-800m，同时砂岩矿体占60%。

砂岩矿体的特点：品位高，厚度、倾角变化大，矿体和下盘围岩中等稳固，上盘围岩极不稳固。

我矿以前使用空场法采矿嗣后废石充填，曾经在多个采场试验均未采矿成功。

主要是上盘冒顶片帮造成矿石无法采出。

针对这种难采矿体，我矿与湖南有色冶金劳动保护研究院经过几年的国内外考察学习和现场试验，现已取得了一些实践经验，为我矿进入深井开采奠定了良好的技术基础。

1 西部2号砂岩矿体地质概况宝山矿西部50中段以下2号砂岩矿体为铅锌矿，品位高，工业价值大。

2号矿岩矿体赋存于宝山矿西部宝岭北倒转向斜的次级小背斜中，成矿区域主要在西部10中段以下的161线与165线之间，F21与F0-1断层间向斜的测水组地层的一次级背斜的翼部，矿体在-30m的标高以上，为北倒南倾，东西走向，倾角60°，-30m标高以下扭转为南北走向，东倒西倾，且-40m标高以下矿体倾角变缓，倾角约40°。

该矿体上延伸到-5m标高，下延伸到-70m标高以下。

F21断层位于宝岭北倒转向斜北翼，走向65°—75°，倾向北西，倾角60°—70°，是2号砂岩矿体的控矿断层。

F0-1位于西部矿区中段，为成矿前压扭性逆断层，断层走向约100°，倾向北东，倾角35°—50°，断层西端呈小角度与F21相交，是2号砂岩矿体的导矿、容矿断层。

2 2号砂岩矿体开采技术条件西部矿床按成因属热液型矿床。

根据-30m—-50m（腰中段）、-70m 中段坑道揭露的2号矿体情况及2号矿体地质剖面图分析，该范围矿体产状、厚度变化较大，矿体形态复杂；-70m—-50m（腰中段）中段矿体呈倾斜产状，角度为35°—45°，厚度4—10m，平均为6—7m；-50m（腰中段）—-30m中段倾角为45°—90°，矿体厚度为1—8m，矿体在0m标高尖灭。

2号矿体走向长约100m，此矿段为铅锌银富集带，铅+锌品位约20%左右，有很好的开采价值。

2号砂岩矿体上、下盘围岩主要为测水组碳质灰岩、碳质页岩、泥质砂岩、石英砂岩。

其中上盘围岩为碳质灰岩、碳质页岩，稳固性很差，坚固性系数为4-6，即使是较完整的岩样，抗拉、抗剪强度也较低，巷道掘进常有冒顶、片帮及塌落事件发生。

下盘围岩为白云石灰岩、石英砂岩，稳固程度为中等。

矿石中等稳固。

矿区水文地质条件简单，同时西部上部中段已开采完毕，空区连续性不强，且空区基本上予以废石充填。

3 采矿方法的选定和论证3.1 选择采矿方法的准则采矿方法在矿山中占有十分重要的地位。

因为它对矿山生产的许多指标，如矿山生产规模、矿石贫化率、损失率、劳动生产率、成本及安全等都有很重要的影响，所以采矿方法选择的合理、正确与否，将直接关系到企业的经济效益及其成败。

故在选择采矿方法时必须充分考虑到如下的因素。

3.1.1 生产安全安全第一，预防为主这是必要条件，所选择的采矿方法必须保证工人在采矿过程中能安全生产，有良好的作业条件（如可靠的通风防尘措施，合适的温度和湿度），能使繁重的作业实现机械化。

3.1.2 矿石贫化率低选择的采矿方法要贫化小，满足加工部门对矿石质量的要求，不能使废石混入率过高和粉矿过多。

在一般情况下，矿石贫化率要求在15%～20%以下。

3.1.3 矿石回采率高矿产资源是有限的，并且是不能再生的，采矿属于耗竭性生产，因此要求选择回采率高的采矿方法，以充分利用矿产资源。

一般要求矿石回采率应在80%～85%以上。

3.1.4 生产效率高要尽可能选择生产能力大和劳动生产率高的采矿方法。

高生产效率可以减少同时工作矿块数，便于实施集中采矿，有利于生产管理和采场地压管理等。

3.1.5 经济效益好经济效益主要是指矿山产品成本的高低和盈利的大小。

盈利指标最具有综合性质，例如矿石成本、矿石损失贫化等对盈利都有影响。

因此选择的采矿方法不仅要使采出的矿石成本低，还要尽量减少材料消耗，以提高经济效益。

3.1.6 符合有关法规的要求采矿方法选择必须符合矿山安全、环境保护和矿产资源保护等法规的有关规定。

3.2 影响采矿方法选择的主要因素采矿方法的选择是很复杂的，影响采矿方法的主要因素有两个方面，即矿床地质条件和开采技术经济条件。

3.2.1 矿床地质条件矿床地质条件是影响采矿方法选择的基本因素，对采矿方法的选择起着控制性作用。

因此在选择采矿方法时，首先要详细分析研究有关的地质资料。

一般根据矿体的产状、矿石和围岩的物理力学条件选择出2种采矿方法，进行安全、技术、经济比较。

矿床地质条件一般包括下列内容：1）矿石和围岩的物理力学性质；2）矿体产状；3）矿石品位及价值；4）矿体内有用成份的分布及围岩矿物成分；5）矿体赋存深度；6）矿石和围岩的自燃性与结块性。

3.2.2 开采技术经济条件开采技术经济条件有下列几项：1）地表是否允许陷落；2）加工部门对矿石质量的特殊要求；3）技术装备与材料供应；4）采矿方法所需要的技术管理水平；3.3 采矿方法的选定采矿方法初选主要是按照矿体的具体地质条件和开采技术经济条件以及相关的要求。

根据宝山矿西部2号砂岩矿体的品位、矿石价值、矿石和围岩的稳固性及矿体规模等条件，综合分析上述采矿方法的特点及适用范围，初步选出了在技术上对宝山矿西部2号砂岩矿体开采比较适合的采矿方法：1）上向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法；2）下向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法；3.3.1 对上向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法介绍上向水平分层充填采矿法。

该法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，而后进行充填，以支撑采空区两帮和作为工作平台，但要预留下分层的回采高度和空间，根据2号砂岩矿体特点：矿石和下盘围岩有中等稳固，上盘围岩极不稳固，并且矿体倾角变化范围为30°～ 70°，矿体厚度变化在2～10m之间，同时2号矿体由于上盘极不稳固，所以矿体界线未探明，在开采过程中要边探边采，故控制上盘围岩片帮和控制矿体暴露时间及暴露面积是上向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填法的关键。

控制矿体上盘围岩片帮的主要措施：1）锚杆和钢丝网联合支护；2）根据矿体部位的实际厚度，沿矿体或垂直矿体布置矿房，采取及时泵送充填方法，严格控制矿体（顶板和上盘围岩）的暴露面积和暴露时间，同时也达到保护上盘围岩片需的目的。

3.3.2 对下向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法介绍下向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法，该采矿法主要特点是：在阶段中自上而下并在混凝土充填料的人工顶板下分层回采。

根据矿体的厚度，沿矿体或垂直矿体布置进路进行回采，采完一组进路及时充填。

下向水平分层回采时，由于上盘围岩极不稳固，所以在向下开采过程中，上盘围岩不能可靠的支撑水平充填体。

所以下向水平分层采矿比上向水平分层采矿的安全性差些。

3.3.3 上向、下向水平分层采矿方法的经济技术指标比较采矿方法初步选出后，为了选出最适合宝山西部2号砂岩矿体的采矿方法，必须对所选出的方法进行经济技术比较。

要根据矿块的生产能力、采准工作量、矿石的贫化率、矿石的损失率、劳动生产率、采矿成本、充填成本等主要的经济技术指标进行分析，从而选出最优采矿方法。

两种采矿方法的经济技术指标，见表3-1。

通过对以上两个采矿方法的安全、技术、经济比较，上向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿方法在安全上可靠、技术上可行、经济上也合理，所以认为上向水平分层高压泵输送混凝土胶结充填采矿法，适合宝山矿西部2号砂岩矿体的实际情况，较为合理可行。

4 充填方法4.1 充填材料从宝山的竖井口(472m)到2号砂岩矿体(-70m)开采深度为542m,目前宝山的生产能力30万t/年。

因宝山矿的尾砂含有用矿物成分较高,不允许做充填材料使用，另外桂阳的河砂昂贵，同时根据宝山井下提升能力有限，矿石和废石均从竖井提出确实相当困难,为了减少对竖井的提升压力和节约提升费用,将掘进废石在井下破碎,其粒度≤30mm以下，加少量水泥和水进行搅拌，形成废石胶结充填，充填体强度等级为C7.5。

4.2 废石破碎系统根据宝山西部矿体埋藏至-1000m左右，控制深部开采地压是宝山的技术攻关项目。

在井下建立破碎系统利用废石胶结充填，据我所知在国内是处于领先地位，也符合我国无污染采矿的发展方向。

我矿在井下建立废石破碎系统设备有：振动放矿机、鄂式破碎机、复合破碎机、振动筛。

其工艺流程为：溜井放矿机 鄂式破碎机复合破碎机振动筛储料仓振动给矿机4.3 充填系统高压混凝土泵输送充填系统在矿山井下使用是一门新技术,研究与应用还不多，经验还较少，虽然缺少素质较高经过专门培训的专业队伍。

但是这种充填系统很灵活，特别方便，充填接顶效果好。

其主要工艺流程包括充填料准备、搅拌制备混凝土、泵压管道输送混凝土，采场充填作业等几部分。

我矿井下充填系统，选用JS1000型混凝土搅拌机和BS15-04-30型细石混凝土泵。

5 结语根据我矿2号砂岩矿体下盘围岩和矿石中等稳固，上盘围岩极不稳固，同时矿体倾角变化较大达到30°～ 70°，对于这种难采矿体我矿在现场采矿过程中，主要采取的技术措施：第一个是针对上盘围岩的实际情况根据采矿需要使用锚杆和钢丝网联合临时支护；第二个是根据矿体的厚度布置矿房，严格控制矿体和上盘围岩的暴露面积；第三个是严格控制矿体和上盘围岩的暴露时间，采用高压泵输送混凝土及时进行充填。

笔者在采场过程中体会到：我国有色冶金矿山大部分已进入中深部开采，一个是废石出窿成本高，同时污染环境，另一个是地压剧增，将井下废石破碎，利用高压泵输送胶结充填接顶效果好，能快速有效控制矿体和上盘围岩的暴露面积和暴露时间，是难采矿体采矿方法之一。

作者简介：杨文忠（1967-），男，工程师，从事采矿技术和管理工作。