呼伦贝尔山金矿业有限公司急倾斜极薄矿体采矿方法研究

李永新，王庆磊，吕军恩

(呼伦贝尔山金矿业有限公司)

呼伦贝尔山金矿业有限公司主采铅锌矿，设计采选能力为3 000 t/d。在长期的采矿活动中，矿区井下形成了大量的采空区，不仅容易造成采空区地表塌陷影响周边环境，而且对当前乃至今后的井下安全生产存在一定的威胁[1]。三河铅锌矿区是呼伦贝尔山金矿业有限公司的主采矿区，其位于内蒙古自治区呼伦贝尔市根河市得耳布尔镇南西18 km，尔布尔林场北西9 km处，行政区划隶属内蒙古自治区呼伦贝尔市根河市得耳布尔镇。该矿区内不论是铅锌工业矿体还是铅锌矿化体，均严格受北西西向蚀变构造破碎带、裂隙带控制，常成群出现，矿带总体产状与赋矿构造产状基本一致。随着矿山的发展，原有浅孔留矿采矿法已不满足矿山的要求，不符合矿山长远发展目标，不利于绿色矿山建设，存在诸多问题。

为此，亟需结合矿区地质特点，寻找适用的采矿方法，实现急倾斜极薄矿体[2-4]的安全、高效开采。为满足不破坏当地地表生态环境的要求，且满足地表选矿厂及配套设施按3 000 t/d建设，所选用的采矿方法应尽可能满足采矿效率高、生产能力大、安全可靠、工艺简单、生产成本低，且能尽量降低采矿损失贫化等原则的要求。

该矿区位于林区，矿脉多，分布面积大，由于地处高寒地区，冰冻期约210 d，生态环境相对脆弱，一旦遭到破坏，很难恢复。且该矿床不具备露天开采条件，而应采用地下开采方式。1号矿体累计长度1 549 m，倾向延伸65～560 m。矿体走向285°，倾向南西，倾角一般71°～85°。矿体厚度0.55～7.43 m，平均厚2.41 m。矿体、围岩均较稳固。赋矿标高927～376 m。从属矿体11条。

根据矿体开采技术条件，提出将脉内上向分层[5-6]及削壁充填[7-8]工艺联合，形成联合采矿法，以实现急倾斜极薄矿体的安全、高效回采。采矿方法具体布置见图1。该采矿方法分段高度为40 m，分层回采高度为2 m，爆破崩落下来的围岩用来充填采空区，依据作业空间要求灵活进行围岩爆破。崩落的矿石通过溜井溜放至采场底部沿脉巷内并人工装车运走。平场撬顶工作完成后，在崩落围岩体上部通过充填天井，人工铺设一层厚度为20 cm的尾砂，并在尾砂上铺设胶皮带。采场中央的充填井在回采作业前已经施工完毕，两侧的溜井顺路架设，并架设板墙来保护已经形成的溜井。待采场矿石回采结束后，回收底部3 m厚的底板。

采场沿矿体走向布置，矿房长度为63 m，垂直高度为38 m，最小采幅1.2 m。采场回采方式是从底板3 m高位置进行拉底并形成自由面。从拉底空间采用7655型气腿式凿岩机钻孔，依次上向分层爆破回采，分层回采高度2 m。

图1 脉内上向分层及削壁充填联合采矿法

2.1 采准工程布置

由脉内巷道向矿脉下盘方向每隔30 m掘进出矿联络巷道，由出矿联络巷道向矿脉掘进放矿溜井，预留底柱，进行切割拉底，依次在矿房两侧掘进人行通风天井，天井的断面规格均为1.5 m×1.8 m，角度约为65°；
脉内巷中部位置先上向掘进断面规格为1.5 m×1.8 m，角度为58°，有底部出矿结构的充填井。然后施工另外2个具有出矿结构倾角约为62° 的放矿溜井，该溜井随回采作业的进行顺路架设，并用板墙保护。采准切割工程量见表1。

表1 采准切割工程量

2.2 回采工艺

2.2.1 凿岩爆破

掘进工程采用浅孔爆破法，凿岩工具使用7655型气腿式凿岩机凿岩，钎杆长2.5 m，钎头为φ38 mm的一字型钎头。采用光面爆破技术，顶板半孔率≥50 %，控爆孔孔间距为0.5 m，控爆层厚度控制在0.6 m，要求控爆孔采用间隔装药方式，每孔装药量0.6 kg，所有控爆孔采用同段导爆管。

矿房凿岩爆破采用7655型气腿式凿岩机凿岩施工与矿体倾向平行的上向扇形孔，孔径38 mm，孔深2.2 m，排距0.8 m，孔底距0.8 m。爆破采用微差逐孔爆破技术，孔内延时，起爆药包置于孔内中部，导爆管采用毫秒延迟塑料导爆管，装药采用人工不耦合装药，2号岩石乳化炸药。

2.2.2 出 矿

1)切采出矿：脉内巷、两侧的通风人行天井及采场中部的2条溜井、充填井使用轻型铁轨及矿车，人工将矿石推运至罐笼井位置处，并通过罐笼井将矿石提升至地表。

2)采场出矿：矿房内爆落的矿石经出矿溜井，下放至出矿水平，然后同样采用轻型铁轨及矿车，人工将矿石推运至罐笼井位置处，并通过罐笼井将矿石提升至地表。采场崩落的大块矿石需进行二次钻孔爆破破碎。

2.2.3 采场充填

采场出矿完毕，立即进行充填。矿房充填时，崩落下盘围岩进行充填。平场撬顶工作完成后，在崩落围岩体上部通过充填井，人工铺设一层厚度为20 cm的尾砂，并在尾砂上铺设胶皮带。

2.3 采场支护

因矿岩稳固性较好，掘进的天井、底部溜井出矿结构及联络巷在一般情况下都不需要支护，局部围岩不稳固地段在必要时可采用管缝式或涨壳式锚杆进行支护。溜井底部出矿结构、天井联络巷在靠近采场及天井位置处必要时可采用锚网进行加强支护。

2.4 采场通风

1)掘进通风。工作面采用局扇强制通风，通风方式为压抽混合式通风。在下盘的沿脉巷内布置1台局部扇风机，用压入式通风方式，通过风筒把新鲜风流沿脉内巷引入掘进面。在掘进面附近布置1台局部扇风机，用抽出式通风方式，将污风通过柔性风筒引入另一侧的脉内巷中，通过回风天井排出采场。

2)采场通风。新鲜风流从下盘的脉内巷及通风人行天井采场，冲刷工作面后，污风经回风井、主扇风机排出地表。

采矿方法试验地点为335 m中段35242试验采场，试验采场处于V1-2矿体35242矿块,位于335 m中段,介于104北19勘探线—102勘探线。

3.1 采场构成要素

分层回采高度2 m，爆破崩落下的围岩用来充填采空区，依据作业空间要求灵活进行围岩爆破。崩落的矿石通过溜井溜放至采场底部沿脉巷内并人工装车运走。平场撬顶工作完成后，在崩落围岩体上部通过充填井，人工铺设一层厚度为20 cm的尾砂，并在尾砂上铺设胶皮带。采场中央的充填井在回采作业前已经施工完毕，两侧的溜井顺路架设，并架设板墙来保护已经形成的溜井。待采场矿石回采结束后，回收底部3 m厚的底板。采场沿走向布置，矿房长93.2 m，高38 m(去除2 m厚的顶板)，最大采幅1.0 m。

3.2 主要技术经济指标

采用脉内上向分层及削壁充填联合采矿法回采，取得的主要技术经济指标见表2。

表2 主要技术经济指标

根据现场工业试验，急倾斜薄矿体的安全高效开采取得了良好的效果，脉内上向分层及削壁充填联合采矿法各项技术经济指标符合矿山要求。

脉内上向分层及削壁充填联合采矿法大部分采准工程布置在脉内，不设间柱回采，减少了采矿损失率。且用尾砂进行部分充填，有利于地压控制，综合考虑各采矿方法的采矿损失贫化指标及生产能力，采用脉内上向分层及削壁充填联合采矿法开采急倾斜极薄矿体是最佳方案，可供同类型矿山参考借鉴。