龍顯日，孫勇，張宗國

(1.凡口鉛鋅礦，廣東 韶關(guān)市 512325；2.中南大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 410083)

0 引言

凡口鉛鋅礦投產(chǎn)52 年來，依靠科技進(jìn)步，不斷改進(jìn)采礦生產(chǎn)工藝，使礦山生產(chǎn)蒸蒸日上，經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，在采礦方法[1?2]、技術(shù)裝備[3]、充填技術(shù)[4?5]、安全管理[6?7]等各方面皆取得了較大進(jìn)步，特別是試驗成功的盤區(qū)機(jī)械化上向分層充填采礦法、盤區(qū)機(jī)械化上向中深孔充填采礦法[8]、無底柱深孔后退式崩礦嗣后充填采礦法[9]等采礦工藝達(dá)到國際先進(jìn)水平，使中金嶺南凡口礦成為了世界一流的鉛鋅礦生產(chǎn)企業(yè)。

隨著深部開拓工程的完工投產(chǎn)，2008 年左右企業(yè)生產(chǎn)達(dá)到了年產(chǎn)18 萬t 鉛鋅金屬量，而經(jīng)過近10年的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，急傾斜的厚大礦體也基本消耗殆盡，在深部逐漸出現(xiàn)一些厚度不均勻、產(chǎn)狀平緩至傾斜、分支復(fù)合復(fù)雜礦體以及一些間柱和邊柱礦體，利用常規(guī)的采礦工藝回采安全難度大、生產(chǎn)效率低、貧化損失率高，為解決這些問題，2018 年下半年起，針對此類礦體，凡口鉛鋅礦與中南大學(xué)展開合作，分別在Shn-500 m209#S 采場、Sh-550 m209#N 采場、Sh-550Mn6-7#采場開展了機(jī)械化中深孔超常規(guī)采礦法試驗，取得了良好的效果。

1 常規(guī)采礦工藝介紹及面臨的問題

凡口礦傳統(tǒng)的采礦工藝是針對急傾斜厚大礦體開發(fā)的，使用傳統(tǒng)方法開采這類平緩至傾斜產(chǎn)狀的礦體時，大直徑深孔打孔困難、很難把握這類礦體的礦灰分界線，無法發(fā)揮其崩礦量大、一次崩礦高度高的優(yōu)勢，因此在開采此類礦體時主要還是使用盤區(qū)機(jī)械化充填法，而傳統(tǒng)的盤區(qū)機(jī)械化充填法開采此類平緩至傾斜礦體時也面臨許多問題，以下結(jié)合現(xiàn)場案例具體介紹。

1.1 盤區(qū)機(jī)械化采礦工藝

盤區(qū)機(jī)械化采場通常垂直礦體走向布置，長度為礦體厚度，一般為30～60 m，采場寬度8 m，每次回采一分層（4～6 m）；礦體下盤沿脈布置分段平巷，每8 m 為一分段，分段之間采用盤區(qū)斜坡道連接；如圖1 所示，采場內(nèi)布通風(fēng)天井，用于采場通風(fēng)及作為爆破拉槽區(qū)最初的補(bǔ)償空間，首先爆破拉槽區(qū)，之后爆破側(cè)崩區(qū)。如圖2 所示為典型的盤區(qū)機(jī)械化采場炮孔布置圖，采場寬度8 m，8 m 以外靠近上盤的礦體另行設(shè)計開采，靠近下盤的礦體嚴(yán)格按照礦界打扇形孔。

圖1 盤區(qū)機(jī)械化采場平面布置

圖2 盤區(qū)機(jī)械化采場炮孔布置剖

回采采用HS105 型上向自動接桿臺車施工上向炮孔，孔深2～6 桿，孔距1.3～1.4 m，拉槽區(qū)孔網(wǎng)參數(shù)1.0 m×1.0 m；采用BIT 型裝藥臺車裝藥，鏟運機(jī)出礦。

1.2 盤區(qū)機(jī)械化開采緩至傾斜礦體時面臨的問題

深部出現(xiàn)的這類平緩至傾斜礦體，厚度普遍為中厚，因此采場變成沿礦體走向布置，采礦寬度達(dá)15～22 m，為了提高采礦效率，將一個分段（8～10 m）作一次回采，因此一次爆破后空區(qū)高度最高可達(dá)10～13 m。

傳統(tǒng)的盤區(qū)機(jī)械化采礦工藝面臨著許多問題，首先采場結(jié)構(gòu)參數(shù)突破了常用的8 m 寬度，為保障安全需預(yù)留保安礦柱；傳統(tǒng)拉槽方式的可靠性也面臨著挑戰(zhàn)，為控制貧化損失更加要求打孔質(zhì)量。

2 盤區(qū)機(jī)械化中深孔超常規(guī)采礦工藝

2.1 超常規(guī)采礦工藝介紹

凡口礦超常規(guī)采場通常指分層回采寬度超過10 m，分層回采高度超過8 m 的采場。因此超常規(guī)采礦工藝是指：在采場回采過程中，根據(jù)礦體賦存條件，突破常規(guī)分層回采技術(shù)參數(shù)要求，對分層回采寬度超過10 m（超寬回采），或分層回采高度超過8 m（超高回采）的采場進(jìn)行開采的技術(shù)方法。超常規(guī)采場因?qū)挾瘸^10 m，通常采用雙硐室布置，圖3 為Sh-550 m 盤區(qū)N6-7#采場，采場沿礦體走向布置，平均寬度約15 m，最寬處達(dá)22 m，設(shè)計回采高度超過9 m，采場雙硐室中間預(yù)留保安礦柱，礦柱施工水平孔，頂板用鑿巖臺車集中打上向中深孔，集中爆破，并使用遙控鏟運機(jī)出礦，出礦完成后及時充填。

圖3 Sh-550 m 盤區(qū)N6-7#采場回采平面布置

圖4 為Sh-550 m 盤區(qū)209#N 采場炮孔布置剖面圖，采場以3.0 m 為基準(zhǔn)線，小臺車施工9.0 桿，采后空高11.1 m。采場中間兩礦柱位置需施工柱子眼及對應(yīng)斜孔，東幫上盤要求施工至見灰停，采場下盤嚴(yán)格控制桿數(shù)至充填體停。

圖4 Sh-550 m 盤區(qū)209#N 采場分層回采X=8533 炮孔布置

孔網(wǎng)參數(shù)：直孔孔網(wǎng)參數(shù)為孔距1.5～1.6 m，排距1.4～1.5 m；柱子孔孔網(wǎng)參數(shù)為孔距1.2 m，排距1.0～1.2 m；施工斜孔孔底距小于2.0 m。

2.2 超常規(guī)采場回采爆破關(guān)鍵技術(shù)介紹

超高回采時通常采用擠壓爆破，凡口礦常用爆破補(bǔ)償系數(shù)為1.5，即單次回采礦石厚度超過6 m（總回采高度超過9 m）時，即認(rèn)定為擠壓爆破，超高回采（回采高度超8 m）時拉槽區(qū)通常采用雙菱形對角掏槽布眼（即“8”字形炮孔布置）[10]，拉槽區(qū)具體布置及參數(shù)如圖5 所示，其中K1-K10（直徑76 mm）為空孔，1～32 號裝藥孔直徑為51 mm；拉槽孔施工9.5 桿往上采8.6 m，視施工情況根據(jù)1 號、2 號孔的桿數(shù)做適當(dāng)調(diào)整。為保證礦石有足夠的自由面，在拉槽孔兩側(cè)布置側(cè)崩孔，列距1.2 m。通過調(diào)整孔網(wǎng)參數(shù)、拉槽區(qū)布眼方式等，較好地解決了爆破補(bǔ)償空間不足的問題。

圖5 拉槽區(qū)炮孔布置

2.3 超常規(guī)采場出礦與充填

超常規(guī)采場分層回采結(jié)束后，通常采用局部或全面充填結(jié)頂?shù)姆绞竭M(jìn)行充填，確保下步驟回采時作業(yè)安全。

2.4 超常規(guī)采礦工藝優(yōu)點

（1）單次回采礦量大。隨著采場結(jié)構(gòu)參數(shù)的增大，回采高度、寬度的增加，單次爆破礦量最大可達(dá)2 萬噸，相比常規(guī)回采工藝提高50%以上。

（2）每萬噸采準(zhǔn)工程量小。因單次回采礦量增加，導(dǎo)致萬噸采準(zhǔn)工程量降低。

（3）每萬噸施工周期短。采場施工周期基本等同常規(guī)回采工藝，但單次回采礦量大幅增加，因此每萬噸施工周期短，見表1。

表1 常規(guī)、超常規(guī)采場單次回采循環(huán)時間對比/d

（4）集中出礦效率高。因單次回采礦量增加，從而減少了各環(huán)節(jié)作業(yè)過程中的輔助環(huán)節(jié)，提高了出礦效率。

（5）生產(chǎn)能力高，爆破單耗略低。經(jīng)過計算比較，可知超常規(guī)采礦工藝與常規(guī)采礦工藝相比，生產(chǎn)能力更高，單耗相對更低，見表2。

表2 常規(guī)、超常規(guī)采礦工藝主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

（6）充填效率高且根據(jù)采場的具體情況可回填廢石，降低充填成本。盤區(qū)機(jī)械化中深孔超常規(guī)采礦工藝具有安全高效的顯著特點，但施工過程中對鑿巖臺車炮孔施工質(zhì)量的要求相對較高，特別是采用掏槽孔“人工掏槽”的采場，對掏槽孔施工質(zhì)量及精度有著高要求。

3 結(jié)論

（1）盤區(qū)機(jī)械化中深孔超常規(guī)采礦法，采用機(jī)械化集中鑿巖、一次性集中爆破、遙控鏟運機(jī)連續(xù)出礦，出礦效率高，安全性好，屬國內(nèi)首創(chuàng)。

（2）因只有底部出礦巷和一條通風(fēng)天井，施工簡單、安全，鉆孔采用上向中深孔鑿巖，利用返水記錄可以很好地控制炮孔的深度，進(jìn)一步摸清礦巖狀況，可以很好地控制貧化與損失，且因單次充填量大，可有效提高充填效率，降低充填成本。

（3）超常規(guī)采礦法吸收了凡口鉛鋅礦幾種采礦工藝的優(yōu)點，使用遙控鏟運機(jī)出礦和遙控破碎臺車處理大塊，規(guī)避了人工處理頂板、邊幫松石，人進(jìn)入采場出礦的風(fēng)險，提高了作業(yè)安全性。

（4）因單次回采產(chǎn)量增加，減少了采場回采循環(huán)次數(shù)，提高了采、出、充作業(yè)效率，對邊角、分支復(fù)合緩傾斜至傾斜礦體、沿走向布置的采場是一種高效、安全的采礦方法，可為國內(nèi)同類礦山提供技術(shù)參考。