基于Surpac建模的西藏甲瑪銅礦中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填采礦法的研究

（西藏華泰龍礦業(yè)開發(fā)有限公司，西藏 拉薩 850200）

1 礦區(qū)概況

西藏甲瑪銅多金屬礦，是存在于岡底斯成礦帶內(nèi)的超大型斑巖-矽卡巖型礦床，礦化連續(xù)，儲(chǔ)量集中，富含銅、鉬、鉛、鋅、金、銀。主礦體產(chǎn)狀為NW18°/SE162°，SW72°，12°，東南部驟變?yōu)镹E82°/SW262°，NW352°，60°。礦體沿走向長(zhǎng)度大于3000m，平均寬度1600m，平均厚度110m。局部出現(xiàn)分離、收縮，總體為緩傾斜厚大礦體，礦巖穩(wěn)固性較好。礦體三維地質(zhì)模型如圖1所示。

2 采礦方法

根據(jù)礦區(qū)當(dāng)前的技術(shù)管理，宜采用出礦安全高效、投資節(jié)省、工藝簡(jiǎn)單便于管理、采出礦石損失貧化率低的采礦方法。

甲瑪銅礦在一期采礦工程試驗(yàn)采場(chǎng)中采用淺孔留礦法，應(yīng)用于東南部的急傾斜礦體。該采礦方法對(duì)圍巖要求高，回采率高，出礦能力低。結(jié)合礦體的厚大緩傾斜、儲(chǔ)量集中等特點(diǎn)，二期采礦工程中采用中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填采礦法，多步驟分區(qū)開采，其具有機(jī)械化程度高、安全性高、回采工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將淺孔留礦法取代。

2.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)

二期采礦工程一標(biāo)中段高度為60m（4450m～4510m）分為4460m、4490m兩個(gè)分層，層高度為30m、20m。其中4460m分層留桃形塹溝，鏟運(yùn)機(jī)出礦、無軌運(yùn)輸；4450m水平為有軌運(yùn)輸中段；二標(biāo)、三標(biāo)中段高度為90m（4400m～4490m），分為4420m、4440m、4465m三個(gè)分層，層高度為20m、25m。其中4420m分層留桃形塹溝，鏟運(yùn)機(jī)出礦、無軌運(yùn)輸；4400m水平為有軌運(yùn)輸中段。

礦塊沿垂直礦體走向分布，礦柱走向與礦體一致，寬15m；垂直礦體走向以140m～150m劃分盤區(qū)，盤區(qū)之間以礦柱劃界，每個(gè)盤區(qū)再以礦柱為分界線將采場(chǎng)劃分為東、西采場(chǎng)兩部分，礦房（間柱）寬15m，長(zhǎng)58m（可根據(jù)實(shí)際調(diào)整，如一標(biāo)段4460m分層圍巖穩(wěn)固可不留盤區(qū)內(nèi)礦柱）。在運(yùn)輸主巷沿礦體走向每隔75m（可根據(jù)礦房集中情況進(jìn)行調(diào)整）布置一條采區(qū)溜井。

2.2 采準(zhǔn)切割

在各分層礦房每隔15m沿垂直礦體走向方向布置一條鑿巖巷，規(guī)格為4.2m×3.9m，巷道中線與礦房中線一致，在鑿巖巷鑿上向扇形中深孔，落礦后形成桃形塹溝；鑿巖巷兩側(cè)交錯(cuò)布置出礦進(jìn)路，規(guī)格4.2m×3.9m，與鑿巖巷夾角60°貫通；切割橫巷垂直于鑿巖巷布置，可在礦房端部或中間位置，與最近的一條出礦進(jìn)路相通，規(guī)格4.0m×3.9m；在切割橫巷端部或中間布置切割天井，規(guī)格3.0m×2.0m，與各分層切割橫巷上下相通；采區(qū)溜井沿礦體走向布置，直徑φ3.0m，與中段底部有軌運(yùn)輸巷道相通。

2.3 回采工藝

同一中段內(nèi)一般為雙分層落礦，礦房分兩個(gè)步驟回采，采用隔一采一法，同一盤區(qū)內(nèi)東、西采場(chǎng)礦房交錯(cuò)回采。一步驟礦房回采完成后充填采空區(qū)，采用全尾砂膠結(jié)充填，待充填體達(dá)到一定強(qiáng)度（3.5MPa～4.0MPa）后，再進(jìn)行二步驟回采、嗣后充填。最后回收礦柱，為節(jié)約成本，可采用分級(jí)尾砂充填采空區(qū)。中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填法三維模型如圖2所示。

圖2 中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填采礦法三維模型

2.3.1 中深孔鑿巖

甲瑪銅礦使用阿特拉斯·科普柯Simba系列1354型鑿巖臺(tái)車，在切割橫巷鉆鑿上向豎直炮孔，鑿巖巷鉆鑿上向扇形炮孔。根據(jù)鑿巖臺(tái)車鉆具屬性，以及礦石安息角（銅礦為35°～45°），扇形炮孔的邊孔角度為45°，形成桃形塹溝。在雙分層采場(chǎng)，為回采上分層殘留的桃形塹溝，要求鑿巖時(shí)防止透孔，炮孔超深為-0.5m～-0.6m。設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)參數(shù)

在Surpac軟件中，可使用中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)功能進(jìn)行炮孔設(shè)計(jì)，如圖3所示。相鄰排扇形炮孔交錯(cuò)布置。采場(chǎng)炮孔三維模型如圖4所示。

圖3 采場(chǎng)扇形孔設(shè)計(jì)示意圖

圖4 中深孔炮孔布置三維模型

2.3.2 中深孔爆破

先在切割橫巷以切割天井為自由面拉開切割槽，再以切割槽為自由面后退式回采礦房。

中深孔爆破所用炸藥為硝銨炸藥（ANFO），采用裝藥器裝藥，裝藥密度0.8g/cm3～1.0g/cm3，炸藥單耗0.4kg/t～0.7kg/t。炮孔起爆時(shí)使用2號(hào)巖石乳化炸藥藥卷制作起爆彈孔底起爆，雷管采用毫秒延期電雷管。雙分層采場(chǎng)落礦時(shí)，一般上部礦房超前于下部礦房3～4排炮孔，雷管同排同段位，根據(jù)自由面的推進(jìn)，相鄰排之間的雷管段位依次遞增。

利用Surpac軟件進(jìn)行中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)，并導(dǎo)出鉆孔報(bào)告、爆破報(bào)告，以供現(xiàn)場(chǎng)施工使用。如表2、表3。

表2 中深孔設(shè)計(jì)鉆孔報(bào)告

表3 中深孔裝藥報(bào)告

2.3.3 通風(fēng)

爆破后新鮮風(fēng)流由斜坡道、南回風(fēng)井進(jìn)入，經(jīng)各分層主運(yùn)輸巷到達(dá)采場(chǎng)爆堆，采場(chǎng)局部架設(shè)局扇加強(qiáng)通風(fēng)，污風(fēng)從上分層回風(fēng)巷、運(yùn)輸聯(lián)道經(jīng)北回風(fēng)井排出地表。

2.3.4 運(yùn)輸

出礦時(shí)使用阿特拉斯·科普柯EST系列1030型鏟運(yùn)機(jī)（4.2m3，電動(dòng)）與中鴻系列FL10A型（4.0m3，柴油）遙控鏟運(yùn)機(jī)搭配使用，從出礦巷道（二步驟鑿巖巷）、出礦進(jìn)路，經(jīng)出礦聯(lián)道運(yùn)至采區(qū)溜井，到達(dá)4450m、4400m有軌運(yùn)輸中段，裝車、轉(zhuǎn)運(yùn)至4244m水平碎礦站，再由膠帶斜井提升至選廠。

2.4 充填工藝

采場(chǎng)采出礦完成后嗣后充填。在鑿巖巷、各出礦進(jìn)路開口筑混凝土擋墻或柔性擋墻（試驗(yàn)階段）封閉，濾水管從上往下架設(shè)。充填管路經(jīng)上分層出礦巷到達(dá)采空區(qū)。

一步驟、二步驟礦房采用全尾砂膠結(jié)充填空區(qū)，使用325#水泥，充填料濃度控制在70%左右。礦柱回收后可采取尾砂非膠結(jié)充填空區(qū)。

3 結(jié)論

（1）在甲瑪銅多金屬礦厚大礦體采用中深孔分段崩落分層礦房嗣后充填采礦法，相比于淺孔留礦法，采場(chǎng)管理方便，出礦機(jī)械化程度高，有效的降低回采率，提高出礦能力。經(jīng)工業(yè)試驗(yàn)計(jì)算，損失率為9.8%，貧化率為5.2%，節(jié)約采礦成本，達(dá)到了預(yù)期效果。

（2）采用采場(chǎng)嗣后充填，有效的控制地壓，防止地表陷落。尾砂用于采空區(qū)充填，降低了尾礦庫的建設(shè)投資。

（3）基于Surpac軟件的建模，進(jìn)行中深孔鑿巖爆破設(shè)計(jì)并導(dǎo)出設(shè)計(jì)報(bào)告，輔助礦山生產(chǎn)管理，提高工作效率。