吳維成，王 成，郭建民

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗026300）

阿爾哈達(dá)膨縮礦體空場法采礦工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

吳維成，王 成，郭建民

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗026300）

阿爾哈達(dá)礦區(qū)礦體形態(tài)復(fù)雜，厚度發(fā)生較大變化時(shí)空場法采礦往往存在許多問題。通過優(yōu)化采礦設(shè)計(jì)研究，降低了采切比，既節(jié)資降耗又安全高效，促進(jìn)三級(jí)礦量平衡，解決了膨脹夾縮礦體空場法采礦成本高的難題，為本礦山開采復(fù)雜礦體提供了技術(shù)支持，也為同行業(yè)類似礦山提供技術(shù)借鑒。

膨縮礦體；采切比；空場法；設(shè)計(jì)優(yōu)化

阿爾哈達(dá)鉛鋅礦區(qū)位于東烏旗褶皺束額仁高畢復(fù)式向斜的東南翼，受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂以及節(jié)理、劈理構(gòu)造發(fā)育，后期（成礦期）構(gòu)造對早期斷裂構(gòu)造的疊加改造作用強(qiáng)烈。礦區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)有三條大的含礦脈帶，由北向南依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)礦脈帶，其中Ⅰ號(hào)礦脈帶是礦區(qū)主要的含礦脈帶，該帶是沿北西向斷裂中一系列規(guī)模不等的斷層充填礦化形成，該帶由多個(gè)礦體組成，礦體形態(tài)呈似層狀、脈狀、透鏡狀，局部具有分枝復(fù)合、膨脹夾縮現(xiàn)象，礦體走向和傾向呈舒緩波狀，主要礦體走向280°～320°，傾向南西，傾角35°～53°。礦體厚度變化較大，一般為2～35m。礦床成因類型為構(gòu)造控制的中低溫?zé)嵋旱V床。礦石工業(yè)類型為含銀的鉛鋅硫化物礦石為主，少量的銀鉛鋅氧化礦石。礦體的直接圍巖有蝕變巖、蝕變凝灰?guī)r、泥質(zhì)板巖、斷層泥、碎裂泥質(zhì)板巖等，礦巖堅(jiān)固性系數(shù)f＝9。礦山現(xiàn)有采選能力為1 500t/d，3 000t/d采選擴(kuò)建工程正在進(jìn)行，開采方式為地下開采［1］。

1 空場法采礦工藝在生產(chǎn)中存在的問題

根據(jù)阿爾哈達(dá)鉛鋅礦礦體的賦存特征和開采技術(shù)條件，結(jié)合礦山的生產(chǎn)實(shí)際，長春黃金設(shè)計(jì)院推薦采礦工藝以空場法為主，根據(jù)不同產(chǎn)狀、規(guī)模的礦體，確定相應(yīng)的回采工藝［2］。由于礦體形態(tài)復(fù)雜，膨脹夾縮、走向波狀舒緩，厚度發(fā)生較大變化時(shí)空場法采礦往往存在采切工程量大、采切比高、工程投資大、呆滯礦量多、采準(zhǔn)時(shí)間長、三級(jí)礦量形成時(shí)間滯后，損失率和貧化率較大等問題，制約生產(chǎn)發(fā)展。因此，如何降低采切比，減少工程投入，保持三級(jí)礦量平衡，實(shí)現(xiàn)安全高效生產(chǎn)，是采礦工作亟需解決的問題。

2 采取的措施

選擇808m中段27～29線礦塊作為研究試驗(yàn)對象，對現(xiàn)有的空場法采礦工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化研究。

2.1 研究對象地質(zhì)概況

礦塊賦存于808～848m的27～29線，走向長度50m，垂直高度40m。808m和848m均由穿脈及沿脈揭露，27A線經(jīng)坑內(nèi)鉆進(jìn)行了加密控制，賦礦原巖多為板巖，局部夾有凝灰?guī)r。27～29線礦體呈夾縮趨勢，走向波狀舒緩，27線控制厚度23.3m，27A線控制厚度4.0m，29線控制厚度2.2m，礦體平均厚度27～13.7m，27A～29線3.1m，大致走向北西，傾向南西，傾角50°～55°；主要構(gòu)造概況：礦體在剖面上有分支復(fù)合現(xiàn)象，呈扁豆形。在29線剖面礦體變窄，整個(gè)礦體均受北西向斷層控制，礦體內(nèi)部構(gòu)造節(jié)理發(fā)育，并多被脈狀鉛鋅礦、石英充填，弱含水，蝕變較強(qiáng)，斷層處巖塊往往破碎，巖體的完整性、穩(wěn)固性中等。礦塊地質(zhì)儲(chǔ)量49 605t，鉛品位為1.95%，鋅品位為1.90%。

2.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化前的采礦工藝

2.2.1 采礦方法的選擇及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

2.2.1.1 采礦方法

根據(jù)礦體的產(chǎn)狀、賦存特征和開采技術(shù)條件，礦山應(yīng)對這種膨脹夾縮復(fù)雜礦體選擇分段采礦法與無底柱淺孔留礦法聯(lián)合開采，一個(gè)礦塊劃分兩個(gè)相對獨(dú)立的采場。

2.2.1.2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

27～29線礦塊走向長度50m，沿礦體走向依次布置兩個(gè)采場，采場高度40m。其中，27～27A線為分段采礦法采場，礦房走向長度20m，27A～29線為無底柱淺孔留礦法采場，礦房走向長度14m。 27線留間柱9m，29線留間柱10m，27A線留間柱6m，27A線天井為兩采場公用天井，整個(gè)礦塊預(yù)留6m頂柱。

2.2.1.3 采準(zhǔn)、切割工程

采準(zhǔn)工程有27線人行天井及聯(lián)絡(luò)道、29線人行天井及聯(lián)絡(luò)道、27A線人行天井及聯(lián)絡(luò)道、切割巷、鑿巖巷、27～27A線沿脈巷刷幫成鑿巖巷、切割井、808m脈外巷及出礦穿脈等。工程量見表1，設(shè)計(jì)優(yōu)化前的采礦方法見圖1。

表1 設(shè)計(jì)優(yōu)化前的采切工程量Table 1 Mining-cutting engineering quantity before design optimization

圖1 設(shè)計(jì)優(yōu)化前的采礦方法Fig.1 Mining method before design optimization

2.3 優(yōu)化空場法采礦工藝設(shè)計(jì)

2.3.1 采礦方法

對此礦塊仍然選擇分段采礦法與無底柱淺孔留礦法聯(lián)合開采，整個(gè)礦塊由一個(gè)采場組成。27～27A線上盤礦體采用分段采礦法開采，對27～27A線下盤礦體及27A～29線礦體由無底柱淺孔留礦法開采。

2.3.2 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場沿礦體走向布置，長度為50m（27～29線），寬度為礦體水平厚度，采場高度40m，預(yù)留6 m頂柱，27線留間柱9m，29線留間柱10m。27～27A線上盤礦體走向長度20m，由三個(gè)分段開采，分段高度11～12m，平均回采寬度10m。

2.3.3 采準(zhǔn)、切割工程

采準(zhǔn)工程包括27線人行天井及聯(lián)絡(luò)道、29線人行天井及聯(lián)絡(luò)道、上盤人行天井及聯(lián)絡(luò)道、分段鑿巖巷，808m脈外巷及出礦穿脈等。工程量見表2，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的采礦方法見圖2。

表2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的采切工程量Table 2 Mining-cutting engineering quantity after design optimization

圖2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的采礦方法Fig.2 Mining method after design optimization

2.3.4 回采作業(yè)

回采工作主要包括鑿巖（穿孔）、爆破、通風(fēng)、局部放礦、撬頂及平場、中深孔爆破、大量放礦。

2.3.4.1 淺孔回采

1）淺孔回采自下而上分層進(jìn)行，分層高度3m，以808m跟礦沿脈為自由面擴(kuò)幫挑頂上采，落礦使用YT28型鑿巖機(jī)，水平布置炮孔，炮孔直徑d＝38～42mm，孔深2.5m，采用梯段工作面，梯段工作面長度2～4m，高度1.8m?！爸弊中筒贾门诳?，落礦炮孔孔間距1.0～1.2m，抵抗線1.0m，采用光面爆破控制頂板，光爆炮孔孔間距0.6m，抵抗線0.8m，炮孔密集系數(shù)m＝0.75，光爆層線裝藥密度q＝0.1～0.2kg/m［3-5］。27A～29線礦體每分層上下盤全部回采至邊界，27A～27線礦體沿走向回采長度20m，第一分層自808m跟礦沿脈始回采至礦體下盤邊界，然后嚴(yán)格控制采幅，保持每分層自礦體下盤邊界始水平采幅5m，上盤礦體預(yù)留。局部放礦后，進(jìn)行撬幫平場即二次破碎等作業(yè)，發(fā)現(xiàn)空硐要及時(shí)處理，保持留礦面平整，同時(shí)保證作業(yè)面與兩端人行天井暢通。淺采完畢，暫停大量放礦，立即對27～27A線上盤礦體采用分段采礦法回采。

2）通風(fēng)。新鮮風(fēng)流經(jīng)808m運(yùn)輸巷、27線穿脈、27線天井、天井聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入工作面，沖洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)29線天井聯(lián)絡(luò)道、天井進(jìn)入848m中段回風(fēng)巷。

2.3.4.2 中深孔回采

1）在各分段鑿巖巷內(nèi)使用QZJ100B型潛孔鉆機(jī)施工下向扇形中深孔，孔徑d＝100mm，中等巖石中最小抵抗線根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式w＝（30～35）d，取3.0m，扇形炮孔孔底密集系數(shù)m＝a/w，取1.0～1.2，a為扇形孔的孔底距。采用BQF—100型裝藥器以風(fēng)壓為動(dòng)力進(jìn)行裝藥，使用粉狀銨油炸藥，裝藥密度0.8g/cm3，炸藥單耗0.53kg/m3。以淺采后的空間為中深孔爆破補(bǔ)償空間，分段毫秒延期起爆，一次爆破2～3排炮孔，排內(nèi)延時(shí)25ms，排間延時(shí)50ms，爆破后保持上下分段工作面成立面，或上分段超前于下分段一排炮孔［6］。

2）通風(fēng)。新鮮風(fēng)流經(jīng)808m運(yùn)輸巷、27線穿脈、上盤人行井、聯(lián)絡(luò)道、分段鑿巖巷進(jìn)入工作面，沖洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)29線天井聯(lián)絡(luò)道、天井進(jìn)入848m中段回風(fēng)巷。

深孔回采結(jié)束后，防止礦石因氧化、壓實(shí)等給放礦帶來困難，造成礦石損失和貧化，立即進(jìn)行大量放礦。

3 實(shí)施的效果

優(yōu)化后的采礦工藝經(jīng)過兩年的生產(chǎn)實(shí)踐，收到了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)，較優(yōu)化前的采礦工藝，單個(gè)礦塊節(jié)約采切工程109.3m，節(jié)省投資27.8萬元，千噸采切比降低5.6，同一礦塊內(nèi)消除了較多的呆滯礦量，降低了損失率和貧化率指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)利潤85.6萬元，解決了阿爾哈達(dá)膨脹夾縮礦體空場法采礦成本高的難題。同時(shí)，縮短了采準(zhǔn)時(shí)間，促進(jìn)三級(jí)礦量平衡，保證礦山生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。設(shè)計(jì)優(yōu)化前后空場法采礦工藝主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3。

表3 設(shè)計(jì)優(yōu)化前后空場法采礦工藝主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Table 3 Main technical-economic indicators of open-stope method before and after design optimization

4 結(jié)論

針對阿爾哈達(dá)礦區(qū)膨脹夾縮、波狀舒緩復(fù)雜礦體，在靈活運(yùn)用空場法采礦工藝的同時(shí)，優(yōu)化采礦設(shè)計(jì)，合理布置工程，降低了采切比，縮短了采準(zhǔn)時(shí)間，促進(jìn)了三級(jí)礦量平衡，既節(jié)資降耗又安全高效，解決了膨脹夾縮礦體空場法采礦成本高的難題，為本礦山開采復(fù)雜礦體提供了技術(shù)支持，也為同行業(yè)類似礦山提供技術(shù)借鑒，具有社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，推廣價(jià)值甚遠(yuǎn)。

［1］中國冶金地質(zhì)勘查工程總局第一地質(zhì)勘察院.內(nèi)蒙古自治區(qū)東烏珠穆沁旗阿爾哈達(dá)礦區(qū)I號(hào)帶7-39線鉛鋅礦詳查報(bào)告［R］.2005：15-24.

［2］長春黃金設(shè)計(jì)院.錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司3 000t/d采選擴(kuò)建工程初步設(shè)計(jì)［R］.長春：長春黃金設(shè)計(jì)院，2012：2-11.

［3］解世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008：142-146.

［4］楊潮進(jìn).平底結(jié)構(gòu)留礦全面法在馬坑礦區(qū)的應(yīng)用探討［J］.有色金屬（礦山部分），2010，62（2）：1-3.

［5］汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2013：261-263.

［6］吳維成，王 成，郭建民，等.阿爾哈達(dá)礦區(qū)殘礦回采技術(shù)實(shí)踐［J］.有色金屬（礦山部分），2014，66（3）：19-22.

Optimization design study on open-stope method for expansion ore body in A’erhada Mine

WU Weicheng，WANG Cheng，GUO Jianmin
（Xilinguole A’erhada Mining Co.，Ltd.，Shandong Gold Group，East Ujimqin Banner Inner Mongolia 026300，China）

The forms of ore bodies in A’erhada Mine are complex，and many problems often occur when the thickness changes largely.Through optimization design study on open-stope method，the mining-cutting ratio is reduced and then the cost and consumption are reduced，and the efficient is high and safe，three-grade reserve is promoted.The study result can provide technical support and reference for mining of complex ore bodies.

expansion ore body；mining-cutting ratio；open-stope method；design optimization

TD853.32

Α

1671-4172（2015）03-0018-05

吳維成（1966-），男，工程師，采礦工程專業(yè)，主要從事礦山采礦技術(shù)管理工作。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.03.005