Serial No. 612 April 2020 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 612期 2020 年 4 月第 4 期 二里河铅锌矿探采结合工程实践 赵林海ꢀ 周润民ꢀ 王ꢀ 超ꢀ 张ꢀ 腾 ( 宝鸡西北有色七一七总队有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 二里河铅锌矿生产 20 余 a,多次深部探矿均取得较好成果,采矿工程也进行了相应延 伸建设。 前期因缺乏探矿工作与采矿系统、矿房建设的宏观考虑,给矿山基建与采矿生产带来了诸多 问题,因此,矿山提出了探采结合的工程方案。 在地质勘探阶段调整工程设计与施工组织方案,使探 矿工程与开拓、采切工程相互利用,缩短了 8 个月基建周期。 矿山投产阶段,利用 KY-200 型坑内钻 进行生产探矿,为单体设计提供可靠依据。 采切工程施工阶段,利用分层采切工程进一步加密控制矿 体,使典型矿房采矿损失率降低了 5% ,贫化率降低了 3% 。 探采结合的工程方案不但提高工程利用 率、缩短基建周期,还在生产阶段服务于回采设计与现场技术指导,进一步优化采矿技术指标。 关键词ꢀ 地质勘探ꢀ 开拓工程ꢀ 采切工程ꢀ 工程利用率ꢀ 生产探矿ꢀ 基建周期 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2020. 04. 022 ꢀ ꢀ 矿山地质探矿工作的主要目的是为矿山增储,延 区,展布范围即矿床范围。 背斜西起八方山 208 线, 东至二里河 181 线,全长 3 000 多 m,呈鱼脊状,中间 拱起,东西两端向深部倾伏。 二里河矿区背斜倾伏角 为 18° ~ 25°,倾伏向 110°左右。 两翼基本对称,北翼 倾向 15° ~ 30°,倾角为 70° ~ 85°,局部倒转;南翼倾 长服务年限,进一步查明矿山地质特征。 按照阶段不 同,基建前需要进行地质勘探,投产后补充进行生产 探矿。 矿山的地质勘探一般为独立项目,以达到地质 目的为核心。 生产探矿工作,在投产后进行,针对局 部矿体进行补充探矿,进一步查明开采技术条件。 探 矿工作缺乏对矿床开采的宏观认识,往往造成工程利 用率低、影响其他工程布设等诸多问题,因此,矿山工 程设计应探采结合,综合考虑。 [ 3] 向为 195° ~ 215°,倾角为 60° ~ 70° 。 矿体完全受背斜构造控制,在地表呈不规则环 状,向东在二里河铅锌矿区倾伏地下, 埋深为 200 ~ 1 200 m。 矿体在剖面上呈不规则的马鞍状,赋存 1 ꢀ 矿山概况 二里河铅锌矿是以铅锌采选为主的中小型矿山 于背斜鞍部。 容矿岩石为微石英岩; 赋矿层位为 1 D2 g2 灰岩与 D3 X 千枚岩接触带偏灰岩一侧,呈整合 1 企业,隶属于宝鸡西北有色七一七总队有限公司。 矿 山位于陕西省宝鸡市凤县境内,始建于 1992 年,是全 国地勘行业创办的第一家规范化矿山企业。 矿山采 用地 下 开 采, 平 硐 + 盲 斜 井 联 合 开 拓, 现 已 开 拓 至 1 200 m 标高。 采用中央并列抽出式通风系统。 接触。 # Ⅱ1 矿体是矿区唯一主矿体,在二里河铅锌矿区 已控制走向长 1 400 多 m,呈鞍状向东延伸,形态与 背斜构造完全吻合,倾伏角为 14° ~ 25°,平均为 20°。 北翼矿体延长延深较大,鞍部及北翼矿化强,品位相 [ 1] [ 4] 共设 5 条盲斜井,二级斜井串车提升 。 主要生产区 对较高,而南翼则延伸较短,矿化弱,品位低 。 # 位于 3 斜井 1 400 ~ 1 200 m 标高 140 ~ 168 线,以 40 3 ꢀ 探采结合提出背景 m 段高划分 5 个阶段。 鞍部采用房柱法,翼部采用留 矿法、分段空场法及其变形方案进行开采,生产能力 约 400 t/ d。 1 200 ~ 900 m 标高 163 ~ 193 线利用斜 井+盲中段进行地质探矿,按 50 m 段高划分阶段,现 矿房开采技术条件未彻底探明,往往引起采矿方 法选择失当。 1 240 m 中段 161 ~ 159 线鞍部及北翼 矿体在阶段高度 40 m、穿脉间距 25 m 的工程网度控 制下提交了单体设计地质资料。 确定鞍部矿块为预 控顶爆力运搬房柱法,翼部为底部漏斗结构留矿法。 在分层采切工程施工后,对揭露矿体重新圈连,对比 设计资料开采技术条件发生较大变化,初选的采矿方 法均不合理,不但造成工程浪费,也延长了矿房建设 工期。 地质条件复杂的矿块,如生产探矿工作不足, 也会引起局部工程布设不合理。 1 200 m 中段 164 ~ [ 2] 探矿工程已延伸至 1 000 m 标高 。 2 ꢀ 矿区矿床地质 矿区主要构造为八方山—二里河背斜,纵贯全 ꢀ ꢀ 赵林海(1988—),男,工程师,721706 陕西省宝鸡市凤县河口镇。 8 4 ꢀ ꢀ 赵林海ꢀ 周润民等:二里河铅锌矿探采结合工程实践ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2020 年 4 月第 4 期 1 66 线鞍部因次级背斜影响,推测的矿体下盘边界不 需求。 受深部地压影响,斜井帮顶浮石难以清理,因 此,在掘进工作面 30 m 以外,安排锚网支护班同时跟 进,在保证探矿作业安全性的同时,也提前完成了井 筒支护。 井筒每掘进一个阶段标高,对监测监控设 施、声光信号、通信系统也同步进行延伸。 深部勘探 与开拓工程交叉施工、相互利用,在勘探工程完成的 同时,80% 开拓工程也已完成。 准确。 在利用房柱开采时,下盘凿岩巷的施工未能准 确追索矿体下界。 在扩帮结束后,依靠起底来回收底 部矿石,不但影响作业安全性,也带来较大采矿损失。 深部探矿工程设计之初,缺乏对采矿工程的综合 考虑。 如图 1 所示,1 100 m 中段在车场、运输巷施工 结束后,首先施工邻近的 175 线穿脉,其次在下盘与 矿体间隔 1 ~ 2 m 处施工脉外运输巷,运输巷内以 50 m 间隔施工北穿控制矿体。 在初步设计阶段,因主巷 位于陷落带范围以内,严重影响工程的可靠性。 受斜 井与矿体间空间限制,再无重新设计主巷的合理位 置,后期只能依靠调整中段间开采顺序来解决该问 题。 根据勘探工程初步控制的开采技术条件,此类采 场一般选用平底结构留矿法较为合理,同样因为主巷 与矿体间距过小,无法布设出矿进路,只能退而求其 次,选择其他回采方案。 1 050 m 中段地质探矿期间,地质组联合采矿组 与初步设计人员沟通,探矿工程设计综合考虑中段运 输、通风、矿房布置、采切工程等采矿因素,工程现状 详见图 2。 车场以 5 m×3 m 断面掘进 40 m,解决探矿 期间存车问题,也可为后期中段开拓利用。 车场延伸 运输巷(2. 4 m×2. 6 m)后邻近施工 178 线穿脉(2 m× 2 m),初步探明北翼矿体范围。 沿矿体走向施工脉 内沿(2 m×2 m),至 177、179 线后每 50 m 施工穿脉 控制矿体,穿脉南掌子面到达矿界后延伸 10 m(移动 带以外)。 当脉内沿超过 50 m,并完成穿脉工程后, 脉外运输巷于 178 线紧随施工。 使脉内沿超前脉外 运输巷 50 m,实现运输巷始终位于矿体以南 8 ~ 10 m,而且与穿脉贯通后可形成中段内的小循环,有效 提高了爆破后的通风效率。 探矿穿脉 50 m 间隔与矿 房走向长度一致,部分穿脉可为后期矿房通风、行人、 运输服务。 图 1ꢀ 1 100 m 中段 171 ~ 175 线平面 二里河矿深部探矿工程设计井巷工程量为 3 851 m,预计 2 a 工期。 1 200 m 以上正常开采区可采储量 仅满足 3 a 生产,因此,勘探后的基建期仅 1 a。 如探 采工程不能充分结合,也会造成基建周期的延长,影 响生产衔接。 4 ꢀ 探采结合工程实施 探采结合是指矿山在生产过程中,地质勘探与采 图 2ꢀ 1 050 m 中段 175 ~ 179 线平面 矿部门相配合,联合设计,统一施工,使工程既达到勘 4. 2ꢀ 开采阶段 [ 5] 探目的,又能满足采矿生产要求的施工方式 。 探 采结合在实际应用中也是探采工程在时间与空间的 统筹规划,实现工程的综合利用,缩短工程建设周期。 矿山的生产探矿工作是弥补勘探期间工程网度 不足的主要手段。 二里河铅锌矿深部矿体开采技术 条件复杂,勘探期间 50 m×50 m 的工程网度往往不 能作为单体设计依据。 因此,矿山利用采切工程与小 型坑内钻进行补充探矿,以满足开采设计需求。 二里河铅锌矿翼部主要采用平底结构留矿法开 采。 投产后一般阶段内将穿脉间距加密为 25 m,平 底结构采场按 7 ~ 8 m 间距布设出矿进路,穿矿 2 m 即停,将一层矿体边界有效控制。 阶段间利用天井+ 分层穿脉进一步控制矿体。 仅考虑探矿因素,天井设 计于矿体中心,最节省工程量而且可尽快探明矿体, 但该工程后期不能为采切工程所利用。 考虑矿块采 4 . 1ꢀ 勘探阶段 深部 1 200 ~ 900 m 利用斜井+盲中段进行探矿, 井口车场及斜井井筒均按开拓所需工程断面进行建 设。 斜井施工前期,车场内安装 JTP1. 2×1 型绞车进 行渣石提升。 当 1 000 m 中段第一条穿脉控制矿体 后,深部 2 / 3 的中段均已见矿,资源可靠程度得到了 基本验证。 1 200 m 中段按照开拓工程标准施工提升 机硐室及配电室,并安装 JK-2×1. 8 型提升机,该设备 可满足探矿期间渣石提升与投产后设计产能的提升 8 5 总第 612 期 现代矿业 2020 年 4 月第 4 期 切工程布设,将天井设计于矿体下盘 3 ~ 5 m。 每 10 m 层高设计探矿穿脉控制矿体上下盘边界,每 10 m 层高中部设计短穿进矿 2 m 即停,控制矿体下界;5 m 分层高度可为后期联络道施工所利用。 5ꢀ 结ꢀ 论 (1)勘探阶段综合考虑开拓工程建设,使车场、 斜井、“六大系统”等主体工程提前投用,服务于探矿 工程,待探矿工程过半,资源可靠性得到验证后,进行 提升运输系统、压气系统、供配电系统的同步建设,不 但提高了勘探工程施工进度与安全保障,也使矿山基 建工作提前 8 个月竣工,缓解了生产衔接压力。 (2)采场单体设计前,利用 KY-200 型坑内钻进 行阶段间矿体加密控制,可提高设计方案的合理性, 有效避免因开采技术条件大幅变化而造成频繁设计 变更。 在分层采切工程布设时,利用分层工程对空间 矿体形态进一步控制,根据 5 个典型矿房统计,采矿 损失率降低了 5% ,贫化率降低了 3% 。 因此,探采结 合工程方案对复杂矿体的矿房回采具有很好的指导 意义。 局部矿体赋存形态复杂,天井进入分层后无法保 证与矿 体 的 合 理 间 距。 如 169 线 剖 面 ( 图 3 ) 所 示,1 150 m 以上在无钻孔控制的情况下进行采切工 程布设,因矿体形态变化,10 m 分层以上大部分行人 井均进入矿体,影响后期间柱回收。 为提高工程布设 的可靠性,引进 KY-200 型探矿钻机。 该钻机钻孔深 度为 160 ~ 200 m,钻孔角度为 0 ~ 360°,岩芯直径为 # 0 mm。 根据Ⅱ1 矿体马鞍状形态,一般利用钻机在 3 剖面上施工扇形孔进行探矿,再进行采切工程布设, 工程可靠性显著提高。 如 169 线剖面所示,1 100 ~ 1 150 m 补充 2 个钻孔对矿体进行初步控制,之后 进行采切工程设计于施工,虽局部与矿体间距仅为 2 3 m,但大部分均达到了设计要求。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 ~ [ [ [ 1]ꢀ 赵林海,李宗利,张ꢀ 磊,等. 二里河铅锌矿采矿方法的综合应 用[J]. 现代矿业,2019(3):59-63. 2]ꢀ 赵林海,王ꢀ 春,王文丽. 房柱法在二里河铅锌矿的典型应用 [ J]. 金属矿山,2013(12):20-22. 3]ꢀ 西北有色地质二里河铅锌矿. 陕西省凤县二里河铅锌矿床深部 及外围地质勘探报告[R]. 宝鸡:西北有色地质二里河铅锌矿, 2 017. [ [ 4]ꢀ 李宗利,赵林海,白新营,等. 预控顶爆力运搬房柱采矿法的应 用[J]. 甘肃冶金,2015(1):1-6. 5]ꢀ 鲍玉学. 四道沟金矿探采结合生产实践[ J]. 有色矿冶,2012 ( 2):15-17. ( 收稿日期 2019-10-09) 图 3ꢀ 169 线剖面 ■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ( 上接第 74 页)由于受地压影响变形严重,存在重大 炭科技,2014(1):79-80. 安全隐患,对通行人员及车辆构成了重大威胁,随着 新运输巷的投入使用,原运输巷将关闭,禁止车辆及 人员通行,从根本上消除了安全隐患。 [ [ [ [ 2]ꢀ 董方庭,宋宏伟,郭志宏,等. 巷道围岩松动圈支护理论[J]. 煤 炭学报,1994,19(1):21-32. 3]ꢀ 张ꢀ 辉. 倾斜煤层沿顶掘进回采巷道上帮煤体失稳机理与工程 应用[D]. 焦作:河南理工大学,2009. 6 ꢀ 结论及建议 4]ꢀ 雷伟杰. 急倾斜坚硬顶板松软煤层异形巷道变形破坏特征试验 研究[D]. 西安:西安科技大学,2014. ( 1)破碎松软岩体的施工关键在于如何限制松 动圈变形,而基于松动圈支护理论的施工工艺很好地 解决了这一问题,该施工工艺可以在相似围岩条件下 进行推广应用。 5]ꢀ 贾大伟. 基于整合矿井巷道围岩加固支护技术研究与应用[D]. 邯郸:河北工程大学,2013. [6]ꢀ 苗ꢀ 锋,王大水. 浅谈在冒落区掘进的施工方法[J]. 科技创新 导报,2010(14):53-54. ( 2)在该工艺施工中,必须严格遵守“短进尺、弱 ( 收稿日期 2019-05-15) 爆破、强支护、紧封闭”原则,以减少对破碎松软围岩 的扰动,为下一工序创造条件,并保证施工安全。 ( 3)在地应力较大的情况下,U 型拱架支护长时 间受压会造成拱架变形甚至巷道坍塌,为加强支护的 刚性承压能力,减少后续不必要的维护工作量,可以 对巷道围岩破碎地带进行壁后注浆加固支护。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 刘景伟,张ꢀ 磊. 松散、破碎岩层巷道支护技术探讨[J]. 江西煤 8 6