凡口铅锌矿机械化分段凿岩分段充填法试验研究

ISSN 1671-2900 CN 43-1347/TD采矿技术第16卷第2期Mining Technology,Vol.16,No.22016年3月Mar. 2016凡口铅锌矿机械化分段凿岩分段充填法试验研究卢霞\周益龙2’3,江飞飞2’3,李强2’3(1.深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿，广东韶关市512325; 2.长沙矿山研究院 有限责任公司，湖南长沙410012; 3.国家金属采矿工程技术研究中心，湖南长沙410012)摘要：为解决凡口铅锌矿狮岭南缓倾斜至倾斜中厚矿体开采所面临的矿石贫化率高、部分矿石出矿困难等问题，通过对矿体结构面调查和开采技术条件分析，提出了适合狮岭南缓倾斜至倾斜中厚矿体开采的机械化分段凿岩分段充填采矿法，并在shn-500 m209#(西条）南段采场进行了工业试验。

试验结果表明，此方法能够在保证安全的前提条件下，取得了良好的技术指标，在矿山类似条件采场适合推广应用。

关键词：缓倾斜至倾斜中厚矿体;机械化分段凿岩；分段充填法；工业试验0引百凡口铅锌矿位于韶关市仁化县境内，董塘盆地 北缘，目前是我国乃至亚洲最大的铅锌生产基地，现 隶属深圳市中金岭南有色金属股份有限公司。

矿山 始建于1965年，1968年正式投产，原设计规模为日 处理铅锌矿石量3000 t，经过多年的技术改造，现已 具备日处理铅锌矿石量5000〜5500 t，年产铅锌金属 量18万t的综合生产能力。

矿山目前的采选技术 与工艺和装备均属国内先进水平，其中采矿工艺主 要包括全尾砂胶结充填、盘区机械化充填法和VCR 法等，地下采矿装备主要包括自动化程度较高和安 全性较好的凿岩、装药和出矿等设备[13]。

缓倾斜至倾斜中厚矿体开采一直作为国内外众 多矿山面临的共同问题，如何在保证安全的前提条 件下降低矿石的贫化和损失是矿山面临的主要技术 难题。

凡口铅锌矿前期开采此部分矿体的采矿方法 主要为普通上向水平分层充填采矿法。

在开采过程 中，由于矿体形态变化较大，矿体上盘1〜2m范围 内的顶板围岩松散易垮落而造成矿石贫化，且因矿 体较缓部分矿石在爆破后无法依靠自重溜出而造成 出矿困难和一定的损失;矿岩结构面较发育,在回采 过程中空顶高度较高、顶板暴露时间较长，给设备和 正常的井下生产等造成一定的安全威胁;另外狮岭 南部分的年产矿石量需达到40~50万t，约占全矿 年产量的1/3,现有采矿工艺达到产能需求存在一 定的困难。

为了有效解决凡口铅锌矿狮岭南缓倾斜 矿体开采过程中所存在的技术难题，切实提高矿山技术指标和经济效益，有必要针对狮岭南缓倾斜至 倾斜中厚矿体开展开采方法和工艺试验研究。

1矿体结构面调查及开采技术条件分析为了对凡口铅锌矿狮岭南研究范围内矿体的开 采技术条件有着更加深人的认识，首先开展了矿体 结构面调查，调查地点选择在凡口铅锌矿狮岭南赋 存有（缓）倾斜矿体的-320，-360 m和-400 m中段 的出矿穿脉巷以及各分段的回采进路中，针对矿岩 体揭露良好的部位。

由调查结果可知，矿体中主要发育有3组优势 结构面，其结构面产状分别为59°乙68。

、14。

乙70°和 292°乙60°。

根据结构面等密度图及原始调查数据 分析可知，各优势结构面分别占调查结构面总量的 22.09%、16.28%和24.42%，结构面平均间距为0.26 m，平均线密度为3.83条/m，总体而言，矿体结构面 一般发育，根据RMR法和Q系统法的评价结果可 知矿体所对应的岩体级别为n~ m级，矿体质量总 体中等至良好。

同时，根据现场调查情况可知，矿体 中的结构面大多为闭合状态，结构面迹线长度一般 大于1m，其表面大多为平坦的、少部分为粗糙的, 大多结构面之间无充填物,少数结构面之间存在5〜30 cm的石英充填物，渗水性状况大多数为潮湿，局 部区域出现渗水现象，风化程度一般未风化，局部区 域为轻微-中等风化，因而结构面特点明显、整体特 性较好。

凡口矿床为超大型隐伏铅锌矿床，矿区面积约 5 km2,矿床工业类型属产出于碳酸盐类岩石中成分卢霞，等：凡口铅锌矿机械化分段凿岩分段充填法试验研究H简单的似层状、透镜状热液交代矿床。

该矿床具有 规模大、品位高、综合经济价值高等突出的总体特 征。

矿山井下采矿范围包括水草坪区域内的金星岭北翼和狮岭两地段，井下作业区域主要有富含硫铁 金星岭低品位区、狮岭主矿区、狮岭顶板矿体高品位 区、狮岭南矿体区及深部矿体区。

其中，狮岭南矿体 区于1987年进行开拓探矿，其缓倾斜矿体储量约为 380万t ，占全矿已探明可采储量的约20%，此部分 矿体平均倾角35。

~40。

，矿体平均厚度6~8 m ，属缓 倾斜至倾斜中厚矿体。

另外，根据矿体工程地质调 查结果和已有的巷道与采场揭露情况可知，矿体稳 固性较好，井下工程一般不需要支护，矿山水文地质 条件为复杂~中等复杂类型，地表不允许崩落，总体 而言矿床开采技术条件属中等类型。

2机械化分段凿岩分段充填法采矿方案目前国内针对此类型矿体的采矿方法主要有分 段空场法、底盘漏斗采矿法、分层充填法及分段崩落 法等;而国外开采此类型矿体则主要是以房柱法、充 填法和爆力运搬采矿法为主「4—61。

结合凡口矿狮岭 南矿体赋存情况及矿山开采现状，针对普通上向水 平分层充填法开采此类型矿体过程中所存在的问 题，提出了机械化分段凿岩分段充填采矿法、分段凿 岩分段充填采矿法、机械化上向高分层充填采矿法 和机械化水平凿岩分层充填采矿法4种采矿方法方 案。

经过对各方案定性优缺点及定量模糊综合评判分析，得出机械化分段凿岩分段充填采矿法为4个 方案中的最优方案，其标准方案如图1所示。

1〇〇 *—n1-下盘运输巷2-穿脉运输巷3-分段平巷4-溜矿井5-切割拉底6-充填体7-二次切底废石堆放8-顶板中空锚网支护9-分段凿岩中深孔炮孔10-上盘运输巷11-顺路胶水井12-联络巷图1机械化分段凿岩分段充填采矿法方案(1)矿块布置及采场结构参数。

沿矿体走向布 置采场，采场长100 m ，宽为矿体厚度，中段高度为 50 m ，分段高度为8 m ，留设8 m 的底柱。

(2)采准切割工程。

采切工程主要包括采准斜 坡道、分段平巷、分段出矿联络巷、溜矿井、切割联络 巷、切割巷、顺路脱水井等。

从下盘运输巷道掘进采 准斜坡道，在各分段水平离矿体一定的距离并沿矿 体走向掘进分段沿脉巷，在采场端部垂直矿体走向 掘进分段出矿巷至矿体上盘，并与分段巷道和溜矿 井连通，第一分段在矿体中掘进沿脉拉底巷，在拉底 巷进行扩帮回采，扩帮至矿体上下盘边界。

从分段 平巷采场中部掘进分段切割联络巷至矿体上盘。

在 第一分段的分段切割巷开始向上采用留矿法回采至 上一中段，形成3 m 宽的采场切割槽。

在分段切割 联络巷出净切割槽内的矿石后形成了分段落矿的自 由面空间和采场通风通道。

(3)回采工艺。

首先在采场拉底水平用凿岩台 车向上钻凿扇形平行中深孔，分段中深孔凿岩完后，以切割槽为自由面，分段爆破回采，从中间向两端依次爆破回采。

通过分段平巷到分段出矿联络进人采 场，采用遥控铲运机出矿，并倒人采场矿石溜井。

分 段回采完毕后，进行分段胶结充填，充填至上分段底板标高，待充填体质量达到要求后即可进行下一工 序作业，撬毛台车从分段出矿联络巷进人采场，从采 场两端向中间进行顶板检查，撬下采场直接顶板的 浮石和松动。

然后进行采场上盘顶板支护，上盘顶 板支护采用中空注浆锚杆与金属网及顶板注浆联合 支护。

采场上盘顶板支护完毕后，切割下盘的三角 体，作为上一分段凿岩台车钻凿扇形中深孔的作业 空间，爆破下盘三角体废石运至采场上盘三角体内， 减少矿体回采二次损失。

在胶结充填体上靠下盘空 间内采用凿岩台车进行上一分段中深孔凿岩，分段 凿岩完成后回采上一分段。

(4)采场通风。

新鲜风流通过下盘运输巷，经 采准斜坡道进人各分段巷道、分段出矿巷到采场，污风经采场切割槽进人上一中段的回风平巷。

12采矿技术2016,16⑵(5)充填。

一分段回采完毕后,进行胶结充填 且充填高度为8m,然后进行胶面作业;后续各分段 回采结束后进行分段充填,充填高度均为8m。

在 充填前应在采场两端做好充填挡墙和架设好顺路脱 水井,充填时通管道从采场端部将料浆输至采场，并 通过顺路脱水井进行脱水作业。

3 采矿工艺工业试验根据机械化分段凿岩分段充填采矿方法与工 艺，以及狮岭南缓倾斜至倾斜中厚矿体赋存条件和 井下实际情况,决定在狮岭南-500 m中段209#采场 开展米矿工艺工业试验，试验米场长60 m左右，试 验地点矿体近南北走向，南部矿体稍薄北部稍厚，矿 体平均倾角40°左右，矿体水平厚度约为5 m。

试验 采场围岩地层层间裂隙较发育，回采过程中除需注 意矿体和围岩中的断裂构造外，还需注意围岩中的 层间裂隙面;采场顶板结构较差,节理裂隙发育，矿 体上下盘围岩均较为破碎,层间构造发育，易发生层 间剥落。

3.1 shn-500 m209#南段采场回采总体布置米场由shn-500 m—分段平坡进人，在矿体南 端部布有切割天井，由于南部矿体较薄，若以天井为 自由面进行逐排炮破，中深孔侧向崩矿时可能因拉 槽区较窄，后面炮孔矿体逐排变宽，爆破造成矿石的 贫化和损失或爆破效果变差。

因此在采场中部布置 掏槽区，进人工对角掏槽，布置4个空孔，掏槽区孔 网参数为1.2 mXl.2m。

采场南端部矿体较薄，采取 人工上挑进行回采。

试验采场回采布置见图2。

3.2 shn-500 m209#(西条）南段采场回采爆破在试验采场炮孔施工完毕后，需要对矿界进行修订以及对炮孔进行验收，验收合格后方可开始拉 槽爆破作业。

拉槽区范围布置在第13排到第15排 之间，采用9眼掏槽，布置4个空孔,4个装药孔，中间一个装药孔，以9眼掏槽孔为中心布置3圈孔进 行爆破拉掏,形成拉掏空间，矿体下盘布置2~3个斜孔，上盘矿体根据现场情况布置直孔以拉槽空间 为自由面进行侧爆,最终形成采场拉槽区，采场拉槽 区布孔方式如图3所示。

采用装药台车装药，炮孔装药长度按0.85的装 药系数计算确定,装药后其余部分为堵塞长度，对于 较短炮孔，堵塞长度不小于0.4 m。

采用非电导爆管 起爆系统;起爆导爆管雷管安装在孔底;采用微差起 爆方式,以侧向为自由面和补偿空间，同排中间孔先响，上下盘边孔后响，逐排起爆。

在采场进路口安装 局扇，新鲜风流清洗爆破工作面，经过回风联络道回 到回风巷；使用遥控铲运机出矿，并于附近溜井卸矿。

本采场各分段均一次性爆破，以拉槽区为自由 面两侧逐排分段向拉槽区进行微差一次性爆破，采 场南端部采用人工挑高进行回采，柱子孔以采场窿 形空间和人工挑高的空间为自由面进行侧向爆破,整个回采过程的爆破作业需严格按照相应的作业规 程执行。