赤峰國維礦多空區(qū)復(fù)雜條件下殘礦資源回采技術(shù)研究

王湖鑫，陳 何，吳志安，孫忠銘，劉建東

(1.北京礦冶研究總院，北京 100070, 2.赤峰國維礦，內(nèi)蒙古 赤峰 024039)

1 殘礦資源回收技術(shù)現(xiàn)狀

殘礦資源的回收，作為正常開采的補充，也是對延長礦山的服務(wù)年限、提高礦山經(jīng)濟效益的一種有效手段。殘礦具有礦量少、分布零散、賦存情況復(fù)雜、回采安全性差等特點。目前，除了常規(guī)的回采方法回收殘礦資源外，還有對散體殘礦注漿構(gòu)造“礦房”回采，采用束狀階段深孔對多分段礦柱群殘礦整體崩落、溶浸等方法[1]。

2 項目背景

赤峰國維礦原屬民企礦山，由于技術(shù)應(yīng)用不合理和設(shè)備條件的限制，采用淺孔留礦法生產(chǎn)，中段高40m，只能回采15～16m，每個中段都有20m左右的剩余高度沒有采下來。目前，采礦深度到第4中段，垂直深度160m。在銅陵有色公司接手后，為了維持生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，在加快技術(shù)系統(tǒng)的改造同時，仍不得不暫時沿用該礦原有的采礦方案，對于大量遺留半截采場的進一步回采是一個難題。

部分空區(qū)上面，地表已經(jīng)出現(xiàn)裂縫和局部塌陷，造成了很大的安全隱患，急需處理。

3 礦巖特性與開采技術(shù)條件

Ⅱ號礦體分布在Ⅰ號礦體北西側(cè)，地表控制長度300m，呈彎曲脈狀，傾向北西，傾角70°。地表出露寬度不等，礦體較連續(xù)，且延深較大。沿走向和傾向組份變化較大。

礦體圍巖為混合花崗巖、正長斑巖及少量的白云母花崗巖，巖石比較堅硬。但由于巖石裂隙比較發(fā)育，降低了巖石原有的力學性質(zhì)。其風化裂隙發(fā)育深度13.80～57.89m，此帶內(nèi)巖石多裂隙成塊狀到碎片狀。斷層帶寬多在0.15～0.35m，由于斷層帶內(nèi)多有泥質(zhì)存在，屬軟弱夾層，常見一些大的裂隙亦夾有厚1～2mm的泥和碎屑物質(zhì)。斷裂及裂隙有的往往又是儲水空間，增加了巖石滑動的因素。所以，斷裂和裂隙發(fā)育的地段，其穩(wěn)固性比較差。

從礦區(qū)內(nèi)坑道觀察，裂隙及裂隙交叉部位，當出現(xiàn)臨空面，易沿其傾向坑道內(nèi)的結(jié)構(gòu)面滑下。礦體圍巖由古老變質(zhì)巖和巖漿巖組成，以塊狀結(jié)構(gòu)為主，除風化裂隙帶巖石比較破碎以外，原生帶巖石還是比較完整的，一般穩(wěn)固性比較好。

1中段即850m水平以上，包括采場底柱、間柱和采場上部20m高半截采場，由于其穩(wěn)定性極差，已無法布置工程回采礦柱和進行空區(qū)處理作業(yè)。

4 回采方案

4.1 方案選擇的基本原則

在剩余礦石資源回收技術(shù)方案的選擇上，確保作業(yè)安全是技術(shù)方案合理性的前提。回采對象主要是一系列不同高度的半截采場和不同形態(tài)的礦柱，礦石品位較低，盡可能回收資源，以效率和生產(chǎn)能力為企業(yè)創(chuàng)造可盈利條件。在生產(chǎn)探礦工作還沒有獲得外圍和深部確切資源信息之前，應(yīng)以現(xiàn)有工程設(shè)施為基礎(chǔ)，進行適度技術(shù)改造，節(jié)省投資，安全高效的回采礦石資源。

4.2 方案的確定

針對該礦的開采現(xiàn)狀及剩余礦石資源的回收技術(shù)條件，經(jīng)研究分析，選擇了束狀孔強制崩落[2,3]與誘導(dǎo)自然崩落[4]結(jié)合的采礦技術(shù)，即對于2中段的半截采場和礦柱采用束狀深孔一次性崩落，進而由于礦柱系統(tǒng)支撐作用的解除，誘導(dǎo)裂隙發(fā)育破壞嚴重的1中段半截采場和礦柱的全面積自然崩落，貫通地表釋放地應(yīng)力。

由于850m水平以上無法布置工程，在840m水平布置鑿巖巷道，通過斜坡道與850m水平已有工程聯(lián)通。

圖1 鑿巖采準及炮孔布置圖

起爆順序：先起爆16#、20#、21#束孔，貫通空區(qū)，再以此為自由面?zhèn)认虮缆淦渌祝傮w順序為從東到西。

采場采用非電雷管起爆系統(tǒng)，共分18段起爆，最大單段藥量3t，為距離斜井較遠的17段。非電雷管116發(fā)，導(dǎo)爆索8200m。爆破控礦量5.2萬t，總藥量19t，炸藥單耗0.36kg/t。

圖2 采場剖面圖

圖3 采場起爆順序

5 爆破有害作用控制與災(zāi)害預(yù)防

為防止空氣沖擊波的危害，在關(guān)鍵位置建立了3道阻波墻。為了保護臨近的斜井，降低采場東邊孔的同段起爆藥量，每一段只起爆一束炮孔。

6 爆破工程實施與效果

2010年4月，成功實施了試驗采場的爆破，崩落礦量5.2萬t。經(jīng)檢查，爆破區(qū)域完全崩落，塊度適中，崩落空區(qū)貫通至地表，對臨近的斜井沒有產(chǎn)生破壞作用。空區(qū)貫通到地表，地應(yīng)力得到釋放。達到了回收資源與處理地壓隱患的目的，取得預(yù)期的效果。

7 結(jié)論

殘礦資源由于其賦存條件的復(fù)雜性，應(yīng)在安全的前提下，采用大規(guī)模高效回采方案，在盡可能短的工期內(nèi)對礦石進行回收，以減少回采過程中對殘礦的擾動，避免使殘礦賦存條件進一步惡化而不能回收。

[1] 王湖鑫，陳何，孫忠銘. 地下殘礦回收方法研究[J]. 礦冶，2008，17(2)：24-26.

[2] 孫忠銘，陳 何，王湖鑫. 束狀孔等效直徑當量球形藥包大量落礦采礦技術(shù)[C]. 采礦科學技術(shù)前沿論壇論文集,2006,11:4-6.

[3] 孫忠銘，張友寶，陳何，等.銅坑礦火區(qū)下不規(guī)則礦柱群集柬孔大參數(shù)整體崩落[J].有色金屬(礦山部分)，2007，59(4)：5—8.

[4] 張世超，周科平，胡建華，等. 頂板誘導(dǎo)崩落技術(shù)及其在大廠銅坑92號礦體的應(yīng)用[J]. 中南大學學報(自然科學版),2008,39(3):429-434.