某矿山深部松散矿体开采实践

某矿山深部松散矿体开采实践

普贵春

云南锡业集团（控股）有限责任公司大屯锡矿云南个旧661000

摘要：资源是矿山赖以生存的基础，如何最大化开发利用好宝贵的资源，是企业可持续发展的关键。在探索深部资源的综合开发利用时，各矿山企业都不同程度地遇到了各类开采难题，本文结合某企业遇到开采技术条件，在进行充分的经济论证后，提出了进路式向下胶结充填采矿法在某矿体中的实践应用，并对相关工艺进行了改进，供各位同行及学者共同探讨，以便对深部资源的安全高效开采提供经验。

关键词：深部；松散；开采；实践

引言

某矿山企业随着开采不断向深部、远部发展，矿体产出由断裂带层状矿向断裂扎根带的花岗岩接触带矿转变，遇到了深部矿体空间形态复杂，产状变化大，矿体及下盘围岩极松散，且开采处于上中段排水巷道之下等开采技术难题。为保证企业的可持续发展，有必要对深部资源的综合开发利用进行进一步的探索，以达到矿床开采安全、经济、高效、低贫损、绿色的目标。

1.矿床赋存及开采技术条件

1.1地质概况

某矿体产出于花岗岩与大理岩接触带，为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿型硫化矿体（锡铜矿体），现由10组25°--205°方向剖面50个钻孔工程控制，矿体控制走向长200余米，宽120余米，矿体铅垂厚1m~15m，赋存标高1330m~1400m之间，品位0.2％~40.62％，品位变化较大，矿体围岩顶板为大理岩，底板为矽卡岩、长英岩、花岗岩。

1.1.1工程地质

根据某矿体施工的剖面揭露矿岩情况分析，在214+41m剖面以东矿岩受断裂构造影响，矿体顶板大理岩岩石较破碎，硫化矿矿体多呈流砂状，位于矿体底板和花岗岩之间有一层厚12m~30m的长英岩呈强风化--半风化，最下方的花岗岩呈半风化。在这一区域内矿岩较松散，稳固性极差。

214+41m剖面以西区域根据钻孔施工情况来看，大理岩岩芯多呈柱状，岩石完整性好，稳固。硫化矿多呈块状稳固，在与花岗岩接触带处有1m~3.5m厚矽卡岩产出，岩石完整性好。长英岩、花岗岩弱风化，稳固性、完整性比214+41m剖面东边要好。

总体来看，从214剖面至215剖面，矿岩稳固性、完整性逐渐变好。

1.1.2水文地质

在钻孔施工过程中未见钻孔涌水，在无轨巷道无大量涌水点，局部可见沿裂隙、节理有滴水现象。矿床水文地质类型属于岩溶、裂隙含水层充水为主的中等偏复杂类型。

1.2开采技术条件

本次设计范围矿体走向为东西，走向长为180m，南倾，倾斜长68m~119m，矿体南高北低，东高西低，顶板为大理岩，底板为风化花岗岩。矿体位于1360m中段潜水面以下，松软破碎，矿体及围岩节理裂隙发育，且矿体上部有1360m平台主运输巷道和排水平巷穿过，在实际开采过程中容易发生透水事故，为保证安全开采，需要采取一系列的措施办法控制周边围岩的变形，确保排水平巷内的水不下渗。

矿本加密升级后214-215剖面共有矿石储量286550万t，平均锡品位2.780%，原矿锡金属7965t，平均铜品位0.725%，原矿铜金属2077t。厚度大于8m的矿量58930t，平均锡品位6.654%，原矿锡金属3921t，平均铜品位1.203%，原矿铜金属709t；厚度大于3m小于8m的矿量152340t，平均锡品位2.967%，原矿锡金属4520t，平均铜品位0.652%，原矿铜金属994t；厚度小于3m的矿量75280t，平均锡品位0.632%，原矿锡金属476t，平均铜品位0.497%，原矿铜金属374t。

2.开拓现状

由1360m平台施工的主斜坡道顶层已达到矿体，并向西施工了约66m，并由顶层斜坡道向南施工了3条穿平，分别为：214+7m、214+16m、214+28m，穿平长度分别为：50m、20m、37m。均控矿。底层斜坡道已经见矿，现已向西施工25m至214+22m。

3.采矿方法选择

根据矿体赋存条件和开采技术条件，采矿方法初选如下：

（1）厚度大于3m小于8m的矿体，采用缓倾斜薄至中厚矿体开采环境创建分条高效采矿法（连续空场法）开采，保安矿柱范围内进行块石胶结充填。

（2）厚度大于8m的矿体选择进路式下向分层胶结充填采矿法。本次开采矿体上部有1360m平台的排水平巷和运输主巷经过，根据矿岩的工程地质条件，矿石稳固性较差，故在保安矿柱的范围内选择进路式下向分层胶结充填采矿法。

4.采场及采切工程布置

4.1回采范围及矿量

本次设计回采的矿体主要为大理岩与花岗岩接触带上的硫化矿。矿体共有储量189130t，其中锡品位3.398%，锡金属6427t；铜品位0.886%，铜金属1675t。矿体采用进路式向下胶结充填采矿法，矿体划分北盘区和南盘区进行开采，详见附图1。

4.2采场布置及构成要素

分层斜坡道达到矿体后，沿矿体边界掘进，探清矿体形态，与充填回风井贯通，每条进路回采的长度以不超过20m为宜，进路规格为4m×4m，即每一分层的高度为4m，上下分层的进路方向垂直交错布置。

4.3回采顺序

南盘区和北盘区可同时进行开采，严格遵守由上而下的顺序进行开采，即上一分层采充结束之后方可进行下一分层的开采。南盘区由南部一分层开始向下回采至南部五分层，北盘区由北部一分层开始向下回采直北部七分层，详见附图2。

4.4采切工程布置

现南部一分层矿体（1364m）即切顶层已施工3条穿平，其中214+7m的穿平已于上部1360m平台的南部充填回风井贯通。由于充填料尚未准备就绪，故南部一分层穿平两侧的矿体暂不能开采，可以在南部一分层的东部施工一条向南的穿平并与南部充填回风井贯通。

矿体形态变化较大，划分为南、北两个盘区进行开采，采用进路式向下分层胶结充填采矿。南盘区从一分层开始采充至五分层，北盘区从一分层开始采充至七分层，南盘区同时开始采充。南盘区二分层与南盘区一分层在水平面上重合的部分暂时不能开采，待南盘区一分层采充完毕之后方可进行开采。故在南部主斜坡道施工斜坡道通达矿体的南盘区二分层高度，与南部充填回风井贯通之后率先回采矿体最南部的较薄部分。同时在北部主斜坡道施工斜坡道通达矿体北盘区二分层，在二分层的高度向上施工斜坡道达到矿体北盘区的一分层，与中部充填回风井贯通后，北盘区一分层矿体和部分二分层矿体可以同时回采。

4.5回采

回采的顺序为南盘区由上到下分为1~5五个分层，北盘区由上到下分为3~9七个分层。回采顺序严格执行由上向下逐层开采。下部分层必须待上一个分层采充完毕之后方可进行开采，详见附图3。

在矿体内施工4m×4m规格的回采进路，进路长度以不超过20m为宜。进路式回采矿石，采用楔形掏槽。其孔径φ54mm，孔间距1.0m，孔深3.4m。炮孔采用Charmec605装药车装粉状乳化炸药，延时非电毫秒管控制爆破崩矿。回采方式为隔一采一或隔三采一。崩下的矿石用ST--2D铲运机配2m3铲斗将矿石铲到矿用卡车，经斜坡道运往大箐东转换仓。

4.6充填及假顶

4.6.1底筋铺设

每条进路回采完毕、清理完残矿之后，铺设钢筋混泥土假底，作为下一分层回采假顶。为了保证充填体底面平整和充填料在采场中的流动性，在充填之前，需要人工修整底板，并且形成6°-8°的坡度，便于充填接顶。为了防止水泥渗入破碎矿石中，充填之前需在采场的底板上铺设1层塑料薄膜。在塑料薄膜上铺设底筋，底筋由主筋和副筋所组成，其中主筋直径为12mm，副筋直径为8mm。主筋、副筋垂直交错布置。主筋间距为1.2m，副筋间距为0.3m。其中主筋是由3条直径为12mm的钢筋所组成，3条钢筋焊接成一边长0.5m的等边三角形。一边坐落塑料薄膜上，最上端点处与副筋相焊接。最后用块石将钢筋网垫高100-150mm。

4.6.2密闭墙

使用浆砌砖施工厚度为0.6m的密闭墙。砌墙时，向密闭墙的两侧施工直径25mm、长1m的螺纹钢，螺纹钢由下向上的间距为1m，螺纹钉一半留在矿岩内，一半留在密闭墙内。

4.6.3充填

密闭门安装完成之后，随即开始进行充填。充填料按水泥∶砂∶碎石＝1∶3∶5.1比列充分搅拌之后，经充填回风井送入已回采完毕的回采进路，多余的水由滤水密闭门排出。

4.6.4采充平衡

根据同时作业的工作面采出矿量形成的采空区体积，确定每班充填量，认真编制采充循环图表，充填过程中注意砼连续性和顶板接顶效果，对下分层的安全开采极为关键。上下分层在平面上尽可能成90°交叉回采，最大限度减少充填体在回采近路上的跨度。

4.7通风

本次设计了南部回风井与上部1360m平台贯通，第五层以下通过充填回风井，与第三层到第一层的回风斜井贯通，最后与南部回风井连通，形成设计范围内的回风系统。

5.经验总结

（1）确保采充平衡是提高采场生产能力的关键，应认真编制采充作业循环图表指导生产，为最大限度减少采充作业间相互影响，应尽量布置相互独立的采充系统。

（2）上、下分层的回采进路采用交错布置，受回采顺序的影响，只能自上而下进行开采，一定程度上制约了盘区生产能力，合理划分盘区大小对提高盘区生产能力很关键，但盘区划分过多将增加系统开拓的投入。

（3）回采作业在充填体保护下进行，目前采用C25砼，进路充填体配0.3米网度钢筋和吊筯后，能满足安全生产的需要，考虑到充填成本过高后，探索使用C15砼和0.4米钢筋网度，以及取消吊筯后仍然能满足安全生产的需要，需要进一步的验证。但保证充填体的连续性和接顶效果也是确保稳定性的关键。

（4）回采进路的规格直接影响采场生产能力，但需要结合矿岩的稳固性确定合理的尺寸。

（5）采用大量的无轨柴油设备后，对通风的要求比较高，最好形成对角式通风方式，在有条件情况下逐步推广使用电动设备。