分段留礦崩落法在破碎礦脈群開采中的應(yīng)用

劉少武，張 寶，李永輝，張 帆，李向東

(1.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司， 甘肅 天水市 741000；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

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分段留礦崩落法在破碎礦脈群開采中的應(yīng)用

劉少武1，張 寶2，李永輝2，張 帆1，李向東2

(1.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司， 甘肅 天水市 741000；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012)

根據(jù)大店溝金礦1885 m中段8～10.5線1#、3#破碎礦脈群開采技術(shù)條件，結(jié)合該區(qū)段大型無軌設(shè)備難以到達(dá)開采水平的開拓局限性，共設(shè)計七套采礦方法方案，經(jīng)對比分析，確定了無底柱分段留礦崩落法作為該破碎礦脈群的采礦方法，其現(xiàn)場應(yīng)用效果好，對同類破碎礦脈聯(lián)合開采有借鑒意義。

破碎礦脈群；分段留礦崩落法；損失率；貧化率

0 引 言

大店溝金礦礦體一般產(chǎn)于韌性剪切蝕變帶中部，巖性為絹云綠泥石英片巖，礦巖界限不清，為漸變關(guān)系。采用平硐+盲斜井聯(lián)合方式開拓。1804 m以上中段為平硐開拓，1804 m以下中段為平硐+盲斜井開拓。

1885 m中段勘探線8～10.5線之間1#、3#礦體產(chǎn)于褪色韌性剪切帶中，圍巖及礦石氧化程度高。在10.5線有一條南北向主構(gòu)造帶，其產(chǎn)狀為259°∠40°，對礦體影響大，且其附近伴有幾條次生構(gòu)造，對礦體影響較小，但對圍巖破壞程度較大，巖石分化嚴(yán)重，非常破碎。

礦體走向為東西走向，傾向北，礦體傾角一般在70°～82°之間。其中礦體高度為西高東低，最高標(biāo)高為1935 m，最低標(biāo)高為1885 m。在1893 m標(biāo)高處礦體呈帶狀發(fā)育，在1900 m處由于礦體合二為一呈板狀發(fā)育。

該塊段巖層產(chǎn)狀為317°∠76°，礦石類型主要為蝕變巖型與石英脈型金礦礦石，生產(chǎn)勘探獲122b級礦量55722 t，金屬量176.52 kg，品位為3.17 g/t，礦石品位貧富差異大。礦體及上下盤圍巖層理發(fā)育，較破碎。巖石硬度f=10～12，體重2.81 t/m3，松散系數(shù)1.52。該塊段水文地質(zhì)條件簡單，地表允許陷落。

1 破碎礦脈群聯(lián)合開采方案研究

1.1 破碎礦脈群開采難題

目前，大店溝金礦采用淺孔留礦法進(jìn)行開采，沒有充填系統(tǒng)。采用該采礦方法開采1885 m中段勘探線8～10.5線之間1#、3#礦體，面臨較為嚴(yán)峻的問題，主要有以下幾點。

(1) 該礦段的1#、3#礦體靠近近地表，自1885 m水平至地表，最近處僅45 m。從人行通風(fēng)天井來看，到1907 m標(biāo)高時已經(jīng)出現(xiàn)黃土，礦巖風(fēng)化、氧化嚴(yán)重、破碎，天井無法繼續(xù)上掘施工。

(2) 緊貼礦體上盤存在一條斷層破碎帶，探礦穿施工到該斷層位置時均發(fā)生塌方，寬度達(dá)8 m。另外，該礦段小型斷層發(fā)育，嚴(yán)重影響井巷工程施工和采場安全回采。

(3) 由于該中段采用平硐開拓，只有一條簡易路(寬約2.2 m)可自山下運輸材料和設(shè)備，大型無軌出礦設(shè)備無法到達(dá)該生產(chǎn)中段。目前，僅有0.75 m3的小型柴油鏟運機(jī)可用于出礦。

(4) 1#、3#礦體近似平行分布，中間有低品位夾石，厚度約1～3 m。其中，1#礦體厚度3～4 m，3#礦體4～6 m，屬于急傾斜中厚礦體。

(5) 根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，該礦段巖體質(zhì)量為差～很差類型。大部分巷道均需要支護(hù)。

(6) 從臨近采場開采情況來，采場暴露面積200 m2以內(nèi)為宜。采用淺孔留礦法開采其中一條礦脈時，另外一條將無法進(jìn)行安全開采；若同時回采兩條礦脈，則采場暴露面積過大，易發(fā)生大面積冒落、坍陷，給采場工人生命財產(chǎn)帶來威脅。

(7) 井下生產(chǎn)緊張，出礦品位難以提高，直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和財務(wù)狀況。選廠需要金礦配高品位礦石以提高井下整體出礦品位，該高品位礦脈群急需進(jìn)行開采。

1.2 破碎礦脈群聯(lián)合開采方案對比分析

根據(jù)該礦段破碎礦脈群開采的一些難題，國內(nèi)外該類破碎礦床開采技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)查表明，除了上向水平分層充填法外，主要以分段崩落法為主，部分礦山采用靜態(tài)留礦法和低分段鑿巖階段空場法開采。結(jié)合目前1885 m中段生產(chǎn)組織管理現(xiàn)狀，針對該破碎難采高品位急傾斜中厚礦床提出了7種可行的采礦方案，并對該7種方案進(jìn)行了對比分析，其中方案一和方案二屬于空場法，方案三～方案七屬于崩落法。

(1) 方案一：低分段鑿巖空場法。該方法能有效利用現(xiàn)有開采設(shè)備，生產(chǎn)組織管理相對方便；損失貧化較低；作業(yè)人員不在采空區(qū)里作業(yè)，較安全。其缺點是采場生產(chǎn)能力較??；采準(zhǔn)工程量較大，維護(hù)費用較高；存在采空區(qū)頂板冒落風(fēng)險，容易形成空氣沖擊波，危害作業(yè)人員安全。

(2) 方案二：靜態(tài)留礦法。該方法減少了放礦時上下盤冒落，損失貧化低；回采工藝改變不大，生產(chǎn)組織管理簡單。其缺點是采場初期生產(chǎn)能力小；采準(zhǔn)工程量大，巷道維護(hù)費用高；作業(yè)人員在空場環(huán)境下作業(yè)，安全性低；電耙出礦，對礦體連續(xù)性要求高。

(3) 方案三：低分段崩落法。該方法工人在巷道里鑿巖出礦，安全可靠；在覆蓋巖下作業(yè)，能有效預(yù)防采空區(qū)頂板冒落造成的空氣沖擊波危害；能較有效利用現(xiàn)有的微型鏟運設(shè)備出礦。其缺點是采準(zhǔn)切割工程量較大；開采幅度大，低分段回采兩幫礦石損失較大；采場生產(chǎn)能力低。

(4) 方案四：無底柱分段崩落法(沿走向)。該方法工人在巷道里鑿巖出礦，安全可靠；多分段出礦，對中深孔爆破質(zhì)量要求較低；放礦要求較低，生產(chǎn)組織管理方便，安全可靠。其缺點是采場生產(chǎn)能力較大；采準(zhǔn)工程量較大；采場兩幫損失較大。

(5) 方案五：無底柱分段崩落法(垂直走向)。該方法多進(jìn)路回采，開采強(qiáng)度大；可部分剔除夾石，礦石損失貧化率低；呈菱形布置出礦巷，回收率高，采場結(jié)構(gòu)參數(shù)對放礦指標(biāo)影響降低。其缺點是采準(zhǔn)切割工程量大；采準(zhǔn)工程維護(hù)費用大；采準(zhǔn)時間長。

(6) 方案六：高端壁無底柱分段崩落法。該方法開采強(qiáng)度高，生產(chǎn)能力大；采準(zhǔn)切割工程量少，巷道維護(hù)費用低；爆堆通風(fēng)良好，改善上分段作業(yè)環(huán)境；采準(zhǔn)時間短。其缺點是對爆破質(zhì)量要求很高，爆破事故處理困難；生產(chǎn)靈活性差，端壁崩落礦石層高，但鏟取深度未能相應(yīng)加大；對放礦要求嚴(yán)格，采場兩幫和端部損失很大；放出礦石層高度大，對放礦管理要求嚴(yán)格。

(7) 方案七：分段留礦崩落法。該方法對礦體適應(yīng)性較好；損失貧化低；集中放礦時，可多個放礦點作業(yè)，生產(chǎn)能力大；放礦管理及生產(chǎn)組織要求相對較低，安全可靠。其缺點是采準(zhǔn)切割工程量較大；采準(zhǔn)工程維護(hù)費用較大；采準(zhǔn)時間較長。

以上7種方法中空場法方案(方案一和方案二)由于需要人員在空場下進(jìn)行采礦作業(yè)，安全性差；崩落法方案由于采出礦作業(yè)人員均在巷道，安全有保障。7種方法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 采礦方法方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

從表1可以看出，在采場生產(chǎn)能力、損失貧化、千噸采切比等幾個關(guān)鍵指標(biāo)上，方案七——分段留礦崩落法最優(yōu)。因此，推薦該方案為破碎礦脈群聯(lián)合開采方案。

2 分段留礦崩落法的應(yīng)用

2.1 分段留礦崩落法回采方案

2.1.1 采場結(jié)構(gòu)與采準(zhǔn)切割

采場沿礦體走向布置，采場長度60 m，中段高度45 m，分段高度15 m，共3個回采分段，分別為1869 m分段、1885 m分段、1900 m分段(見圖1)。在1869 m分段水平沿1#礦體掘進(jìn)鑿巖巷，然后在該分段下盤主巷施工出礦進(jìn)路，與鑿巖巷貫通。在1885 m分段水平利用已有巖脈巷作為本分段的鑿巖巷，然后在該分段下盤主巷施工出礦進(jìn)路，并與該沿脈巷。在1900 m分段水平通過下盤脈外采準(zhǔn)斜坡道到達(dá)，然后在該分段施工鑿巖巷。每個分段切割工作自端部開始，1900 m分段切割槽布置在8線，1885 m分段和1900 m分段切割槽布置在10線，具體位置依據(jù)探礦情況而定。

2.1.2 采場回采工藝

回采工藝包括中深孔鉆機(jī)鑿巖爆破、小型鏟運機(jī)出礦等。采用中深孔鑿巖采用YGZ-90型鑿巖機(jī)進(jìn)行中深孔施工，孔徑一般在60 mm，在鑿巖巷鉆鑿上向扇形中深孔，中深孔排距一般在1.4～1.6 m，孔底距2.4～2.6 m左右。炸藥為散裝硝銨炸藥，采用BQF100裝藥器裝藥。微差間隔起爆，間隔時間25～38 ms，起爆采用非電導(dǎo)爆管。

圖1 分段留礦崩落法

采場切割：在切割橫巷布置平行中深孔，以切割天井為自由面進(jìn)行端部拉槽；在中深孔難以實現(xiàn)地方，采用潛孔方式拉槽，該方式拉槽要確保兩個安全出口。

鑿巖爆破：在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，以切割槽為自由面進(jìn)行爆破，首次爆破可以爆破5～6排，然后以爆堆為自由面進(jìn)行擠壓爆破，每次爆破2～3排，礦體的直接頂板隨著采場的暴露面積的增大，自由崩落下來。

采場出礦：出礦水平有1885，1900，1869 m三個水平，其中1885 m為主要集中出礦水平。原則上，1885，1900，1869 m分段的鑿巖巷僅放出一部分礦石(30%～50%)，達(dá)到松動崩下礦石作用，大部分礦石暫時留存在采場，待1885，1900 m分段所有鑿巖巷爆破完畢之后，1885 m水平以上礦石自1885 m分段的出礦進(jìn)路放出；1869 m分段礦石自1869 m分段出礦進(jìn)路放出。

出礦設(shè)備采用目前井下使用的1.0 m3鏟運機(jī)。1900 m水平礦石通過1900 m 水平溜井聯(lián)絡(luò)巷將礦石卸至10線溜井(原10線探礦天井，底部與1869 m中段貫通)；1885 m水平礦石通過8線溜礦井下放至1869 m水平。1869 m分段礦石及下放到1869 m水平的礦石將通過溜礦井從1804 m水平放出，并采用三輪車轉(zhuǎn)運至1650 m中段2#集中溜礦井，最終由電機(jī)車?yán)恋乇磉x礦廠。

2.1.3 采場通風(fēng)

無底柱分段留礦崩落法是獨頭巷道中出礦，通風(fēng)困難，采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，在鑿巖巷中，安裝局扇和風(fēng)筒，采用壓入式通風(fēng)，以稀釋獨頭巷道中的粉塵和有害氣體，將污風(fēng)壓入鄰近回風(fēng)巷道或回風(fēng)天井。

2.2 分段留礦崩落法的現(xiàn)場應(yīng)用

該1885 m中段8～10.5線分段留礦崩落法開采采場的指標(biāo)為：生產(chǎn)能力：175 t/d(一臺)；損失率：28.5%；貧化率：13.0%；采礦直接成本：29.1元/t。

從上述指標(biāo)來看，采場生產(chǎn)能力大幅提高，滿足了選廠配礦需要，提高選廠入選品位。損失貧化相比留礦法而言，優(yōu)勢不是很突出。但是，由于采用中深孔崩落礦石，極大地降低了采礦直接成本，降低約37%。

該方案由于作業(yè)人員不暴露在空場環(huán)境，在安全作業(yè)方面有了極大地改善。從1900 m分段切割天井施工過程和1900 m分段崩落礦石的分化破碎程度來看，越靠近地表分化越嚴(yán)重，施工難度越大。據(jù)此，可以判斷該處破碎礦脈群最大暴露面積約100 m2。因此采用分段留礦崩落法開采該破碎礦脈群開采是安全可靠的。

3 結(jié) 論

針對大店溝金礦1885 m中段8～10.5線破碎礦脈群開采遇到的技術(shù)難題，對其開采技術(shù)條件進(jìn)行了詳細(xì)分析，考慮到現(xiàn)有淺孔留礦法開采存在的不足，本文共設(shè)計了7套采礦方法方案，從各采礦方案的優(yōu)缺點和關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)入手，對比分析得出方案七——分段留礦崩落法為該破碎礦脈群聯(lián)合開采的最佳方案。

根據(jù)現(xiàn)場試驗情況來看，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越，采場生產(chǎn)能力有大幅提高，滿足了選廠配礦需要；由于采用中深孔崩落礦石，極大地降低了采礦直接成本，降低約37%；由于作業(yè)人員不暴露在空場環(huán)境，在安全作業(yè)方面有了極大地改善。此外，從1900 m分段切割天井施工過程和1900 m分段崩落礦石的分化破碎程度來看，該處破碎礦脈群最大暴露面積約100 m2，采用分段留礦崩落法開采該破碎礦脈群開采是安全可靠的。

[1]李向東，張 寶,等.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司大店溝金礦1885中段8～10.5線礦體采礦方案對比優(yōu)選研究報告[R].長沙:長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2015.

[2]危流永，張 寶,等.珊瑚鎢礦急傾斜極薄礦脈群聯(lián)合開采方案優(yōu)選[J].采礦技術(shù)，2014，14(4): 1-4.

[3]楊 殿.地下礦山設(shè)計原理[M].長沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1995.

[4]顧春紅，郭子源,等.分段留礦階段崩落采礦法在極破碎礦體中的應(yīng)用[J].礦冶工程，2012，32(5): 26-29.

[5]張新華.阿希金礦地下開采采礦方法淺析[J].新疆有色金屬，2002，25(2):18-19.

[6]劉維忠.留礦法和無底柱分段崩落法聯(lián)合采礦技術(shù)[J].礦業(yè)工程,2011(05):22-23.

[7]宋 群.分段留礦崩落采礦法鑒定會[J].金屬礦山,1992.

.賽什塘銅礦采礦方法優(yōu)化研究[J].礦業(yè)工程,2011,9(2):18-20.(

2015-11-16)

劉少武(1966-)，男，陜西安康人，高級工程師，主要從事礦產(chǎn)資源調(diào)查評價、礦山地質(zhì)資源管理及礦山生產(chǎn)技術(shù)管理。