銅礦床低貧損開采技術(shù)研究

黃鈰紋

（云南金沙礦業(yè)股份有限公司濫泥坪公司，云南 東川 654103）

銅礦礦體的貧化程度是銅礦可否回采的關(guān)鍵指標(biāo)。近年來，我國大部分銅礦受礦體環(huán)境變化、采礦方式以及礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素的影響，礦石貧化程度增大，需要科學(xué)合理的采礦新技術(shù)[1]。要求企業(yè)依據(jù)礦體環(huán)境變化選擇適當(dāng)?shù)牟傻V方式和礦山地質(zhì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，以達到對貧損銅礦的保護和回采。從開采銅礦的實踐可以發(fā)現(xiàn)，地表包含較低品位的礦石，在確?；夭绍壍婪€(wěn)定的情況下，可以選用無底柱崩落法進行分段開采銅礦。

1 銅礦床貧損程度分析

銅礦礦床蘊藏深度約為350m，其巖層主要是侵蝕黃崗巖型，通過50、100、150m的坑道和坑你勘查，礦床的長度為150m～400m，礦床厚度為3m～40m。礦床整體呈帶狀分布，部分呈球狀，有較好的連續(xù)性。沿著東北方向且向東南方向傾斜，傾斜角約為70度，部分接近于垂直狀態(tài)。銅礦床在107～109勘查線上會出現(xiàn)反向傾斜的現(xiàn)象，并呈現(xiàn)v的分叉現(xiàn)象，此區(qū)域地質(zhì)品位為2.31g/t，地表可以發(fā)生崩落。其中銅礦石穩(wěn)定性較差；上部為閃長巖，穩(wěn)定性差；下部大部分是花崗巖，其有極好的穩(wěn)定性。

107號勘探線東部的礦床，使用有底柱崩落法開采方法，一共分為3個礦床，采取側(cè)向爆破的方法進行爆破。實地勘察可知：有底柱崩落法開采礦床時其地質(zhì)參數(shù)較大，耗費時間較長，軌道暴露時間也較長，礦體受爆破的影響大，進而難以控制爆破方向，大塊巖石崩落較多;導(dǎo)致部分軌道坍塌;從而造成很大程度的銅礦貧損。2015年6月，對于該礦區(qū)進行第二次分析∶該號礦體107至109勘探線范圍內(nèi)的大部分礦體為節(jié)理裂隙發(fā)育的傾斜度較大并且較厚的礦體(厚度14m～44m )，在其內(nèi)部有1條0.26m～5.8m厚的夾石層，并含有少量的分支礦體，厚度2.6m～5.1m；109勘探線的西部地區(qū)以細礦體為主，部分傾斜的角度為55度(見圖1)。綜合以上的情況可以發(fā)現(xiàn)，有底柱法不適用于部分礦床的開采。由于不同的礦體條件等因素不同，因此對弈其回采方法也有所不同，應(yīng)用無底柱崩落法進行分段開采，其具有分段出礦，每次可以回收一段礦體；爆破振動范圍較?。婚_采時間較短；準(zhǔn)確性高等優(yōu)點。并依據(jù)礦床的形態(tài)將該銅礦分為3個場地進行開采，即107線東部、107到109線之間、109到112線之間。107線東部0+40m的礦體仍按照原有的方法進行開采。

圖1 銅礦體形態(tài)

2 銅礦床低貧損開采技術(shù)研究

2.1 開采方法研究

首先對于30m分段以上的銅礦體進行開采。從20m中段到50m中段挖掘2個礦井，2個風(fēng)井，在礦體下方鋪設(shè)斜坡軌道，坡度約為20度，每個斜坡軌道通過平臺進行連接，保證在各個分段均保持水平，連接分段軌道和聯(lián)絡(luò)軌道，每段的聯(lián)絡(luò)軌道長為9m，可以為50m一下分段開采工程的操作提高有利條件[2]。同時等到有底柱崩落法開采將要完成時，第二次開采的場地要完成回采軌道、分割軌道與挖掘分割井的工作。

2.2 銅礦礦體結(jié)構(gòu)參數(shù)研究

合理選用銅礦礦體結(jié)構(gòu)參數(shù)和回采技術(shù)的應(yīng)用，可使銅礦貧損標(biāo)保持相對平衡。銅礦礦體結(jié)構(gòu)的參數(shù)主要有分段礦體的高度H，軌道間距B，崩礦距離L，軌道大小及分布形式，爆破參數(shù)等。

（1）分段礦體的高度為0m～50m，由于109東部的礦體厚度大于16m，并且其分支礦帶傾斜角度較大，所以分段礦體的高度選取16m，而且傾斜角度小，分段礦體高度的增大使得礦體的下方造成貧損。因此分段礦體的高度不能太大，分段礦體的高度為10m，每個階段的礦體高度為40m。

（2）對于回采軌道、聯(lián)絡(luò)軌道和分割軌道斷裂面的尺寸，以及周圍巖層的穩(wěn)定性進行選擇：對于中等穩(wěn)定性的周圍巖層，采用三心拱軌道斷層;對于穩(wěn)定性差的周圍巖層，選用半圓軌道斷層。采用三心拱軌道斷層時，軌道斷層可選用寬x高=2.7m x 2.7m，礦體墻高為1.8m，拱高為1.2m。當(dāng)選用半圓斷層時，斷層選用寬x高=2.7m x 2.7m，軌道寬2.8m，拱高為1.5m。

（3）回采軌道位置分布形式。大于16m的礦體，豎直走向布置軌道，上部分段和下部分段利用菱形的方法進行布置，其優(yōu)勢在于下部分段能回收上部分段回采軌道周圍的損失;小于16m的礦體，回采軌道接近礦體下方，使得礦體巖層出現(xiàn)菱形坍塌的現(xiàn)象。

（4）爆破參數(shù)，爆破孔較小，分布在礦體擠壓范圍的炮孔，沒有合適的爆破空間，致使爆破效果較差;爆破控較大，下部分段軌道中部的炮孔較深，制約散體的流動；更大程度地回收上部分段的參與礦體巖石，放體應(yīng)保證上部分段兩個軌道共同發(fā)育，所以放出體的傾斜角度應(yīng)大于爆破孔。

2.3 保證回采軌道安全

回采軌道是回采過程中開鑿巖層、爆破和開采礦礦體等技術(shù)的工作區(qū)域，其安全性對于礦區(qū)的開采活動有十分重要的意義[3]。由于該銅礦礦體105～112號線的軌道斷層的穩(wěn)定性較差，因此選用三心拱斷層。通過多個水平礦體的研究發(fā)現(xiàn)，原來使用的支護方法導(dǎo)致軌道的破壞主要是從軌道的接線開始的，之后巖層逐層掉落，如果巖石破碎，無法依靠巖體的變形來獲取反向應(yīng)力，導(dǎo)致應(yīng)力不平衡，進一步使得巖體產(chǎn)生位移，最終造成巖層剝落。

2.4 出礦方法的選擇

巖層中段巖石是導(dǎo)致銅礦低貧的主要原因之一，對于厚度大于4m的夾石，按照相鄰軌道的夾石厚度不同選用相應(yīng)的分割方法，實現(xiàn)對銅礦礦體的回采。如果附近3～4條回采軌道的夾石厚度均大于4m，則采用分割天井法進行回采，如果只有1條回采軌道的夾石大于4m，也可以利用同樣的方法；如果厚度低于4m的夾石，可以采取分段開采的方法，即依據(jù)銅礦礦體實際情況，選擇較好的巖層進行崩落，等到完成崩落后，將分離出的夾石作為填充材料填入廢棄的礦石井中。

為提高銅礦出礦能力，選用兩段法進行回采，上部分段回采區(qū)域超出下部分段4～6個步距。針對0m～50m的開始分段，由于其上部無覆蓋層，即在空場條件下進行銅礦的開采，銅礦石容易崩落到空場內(nèi)，鏟出礦石要留下少量掉落的礦石作為安全墊層，減小崩落巖石的沖擊力。當(dāng)采空區(qū)的范圍逐漸擴大時，致使上部礦體巖石自然崩落形成覆蓋層，隨后在正?；夭呻A段中，利用兩端法進行礦體的回采。總之，50 m分段豎直走向軌道回采時，由于受到礦體采空區(qū)跨度大和周圍巖層穩(wěn)定小差的影響，極易構(gòu)成覆蓋層;而沿軌道回采時，由于跨度較小，造成覆蓋時間較長的現(xiàn)象發(fā)生[4]。形成覆蓋層之前，上部分段回采工作區(qū)的水平距離不能超過下部分段工作區(qū)的水平距離16m。在兩個分段區(qū)域，應(yīng)進行軌道的有序回采。

2.5 貧損程度估算

銅礦石有兩種貧損形式∶脊部貧損和下方貧損。傾斜度較大的厚礦體，此兩種貧損形式都可以得到恨到的控制：利用菱形方式布置回采軌道可使脊部貧損較好地進行回采;而下方貧損，針對109號線東部地區(qū)，且厚度小于16m的分支銅礦體，礦體傾斜角角度較大，分段高度均為16m，下方貧損的銅礦石較少;而109至112線范圍的銅礦體，傾斜角度較小，分段礦體高度為11m，從而減少銅礦體的貧損。針對厚度大于16m的主要銅礦帶，完善開采技術(shù)后，以至于較好地適應(yīng)銅礦體的自身條件;科學(xué)的回采模式及礦體結(jié)構(gòu)參數(shù)有助于銅礦體的回采，可以計算出回采過程的貧損程度為12.35%。

崩礦時，部分穩(wěn)定性較差的地區(qū)，受開鑿巖層、爆破振動等因素影響，提高了銅礦體貧損的可能性;出礦時，因為崩落的礦體大小不一，其崩落的位置存在不確定性，為了確保巖層界面可以達到出礦口，可以混入一部分礦石后即可停止鏟出[5]。無貧損出礦過程中可能會放出部分礦石，導(dǎo)致礦石的出現(xiàn)二次貧化。在實際銅礦體的生產(chǎn)過程中，利用合理的開采技術(shù)，可以將開采的貧損程度控制在11.8%～12.9%范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

綜上所述，在銅礦的開采活動中，傳統(tǒng)的爆破方法造成的銅礦床貧損程度較大，而選用低貧損模式崩落法進行分段開采，在一定程度上可以降低銅礦回采活動的貧損程度。同時根據(jù)不同的銅礦體條件，設(shè)置相應(yīng)的礦體結(jié)構(gòu)參數(shù)，并采用分段開采的方式，最終達到銅礦床低貧損合理開采的效果。

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[2]雷明．不穩(wěn)固低品位銅礦床安全高效開采技術(shù)研究[J]．礦業(yè)研究與開發(fā),2017,44(10)：16-19．

[3]馬原琳,謝賢,童雄,等．云南某低銅貧鐵礦石選銅試驗[J]．金屬礦山,2017，15(3)：74-76．

[4]邊千韜,蓋壽山,劉紹友,等．贊比亞希富瑪銅礦床含銅碳酸巖巖石學(xué)和地球化學(xué)及其成巖成礦意義[J]．巖石學(xué)報,2017,33(6)：4-6．

[5]張明玉,豐成友,李大新,等．贛北昆山鎢鉬銅礦床花崗巖地球化學(xué)及Hf同位素研究[J]．地質(zhì)學(xué)報,2018,92(1)：77-93．