全面留礦采礦法在某金礦礦山中的應(yīng)用

張世豪，張金亮，劉祖堯，趙康

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽 471023)

1 礦床類型

該區(qū)金礦床屬產(chǎn)于火山巖區(qū)淺成低溫熱液礦床，礦體嚴格受礦區(qū)斷裂構(gòu)造蝕變帶控制，礦體圍巖為碎裂巖、碎裂流紋巖、構(gòu)造角礫巖等，呈脈狀，透鏡狀產(chǎn)出，具波狀彎曲、膨大狹縮等特征，已查明了含金斷裂蝕變帶的礦體數(shù)量、規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀和分布情況及礦體頂?shù)装鍑鷰r和夾石分布情況。礦床類型為中、低溫熱液充填交代的破碎帶蝕變巖型。礦石性質(zhì)方面在淺部以氧化礦為主，采用地表氧化礦石工藝采用兩段破碎—兩段球磨全泥氰化—炭漿吸附-點解提金工藝。在深部以原生礦為主，采用平硐—溜井開拓，全面留礦采礦法采出礦石進行選冶加工提金。

2 水文地質(zhì)情況

礦區(qū)礦體呈脈狀或似層狀，礦體巖石破碎，裂隙較發(fā)育，具有一定的賦水性和透水性。位于侵蝕基準面以上的坑道及老硐內(nèi)，基本無水，僅在其上覆地形處于小型溝谷地段，形成小范圍涌水。通過在坑道底板一側(cè)開挖排水溝，自流排泄可解決礦坑積水問題；侵蝕基準面附近及以下斷裂破碎帶內(nèi)基巖裂隙水較為豐富，工程揭穿含礦斷裂蝕變帶頂?shù)装鍟r會出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。因此，礦床深部開拓應(yīng)注意礦井防排水工程與主體工程同時設(shè)計、同時施工，避免涌水、淹井事故發(fā)生。

3 工程地質(zhì)情況

3.1 流紋巖工程地質(zhì)巖組

流紋巖、碎裂流紋巖、流紋質(zhì)凝灰?guī)r在礦區(qū)大面積出露，構(gòu)成礦體的圍巖，巖石一般致密、堅硬，裂隙不發(fā)育，巖石質(zhì)量指標(RQD值)普遍大于75%，巖體結(jié)構(gòu)類型為整體塊狀，屬于巖體較完整、巖石質(zhì)量較好的工程地質(zhì)巖組。

3.2 構(gòu)造巖工程地質(zhì)巖組

礦體主要為碎裂巖、碎裂流紋巖、斷層泥礫巖及角礫巖等，巖石強度中等，巖體結(jié)構(gòu)類型為碎裂狀及散體狀，含泥質(zhì)較多，膠結(jié)疏松，穩(wěn)定性較差，巖石質(zhì)量指標(RQD值)小于25%，屬于巖體破碎、巖石質(zhì)量極差的巖石質(zhì)量等級。

3.3 風化帶巖體工程地質(zhì)巖組

分布于地表，受地形、地貌影響，巖石質(zhì)量指標(RQD值)30%左右。

RQD值是由前期施工的鉆孔中回次巖心大于100 mm的塊數(shù)控制的。在金屬礦產(chǎn)勘探中，推薦使用XY-4系列的千米鉆機，對巖心的完整性有很好的控制。

3.4 礦體

礦體位于構(gòu)造巖工程地質(zhì)巖組內(nèi)，其他工程地質(zhì)巖組對礦體頂?shù)讎鷰r穩(wěn)定性無大的影響，礦體及其頂?shù)装鍑鷰r沿斷裂帶呈軟弱夾層出現(xiàn)，巖石力學強度低，呈碎裂狀及松散狀結(jié)構(gòu)，頂板易坍塌，工程地質(zhì)復雜程度屬于中等。采礦實踐表明，該礦區(qū)礦巖穩(wěn)固性絕大部分表現(xiàn)為中等穩(wěn)固，下部坑道穩(wěn)固性較上部坑道穩(wěn)固性仍有降低趨勢。礦山采礦方法從最初設(shè)計的全面法轉(zhuǎn)為全面法和留礦法相結(jié)合，并且根據(jù)礦巖穩(wěn)固性調(diào)整礦房、礦柱的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及礦柱數(shù)量；后期處理采取崩落圍巖和封閉法消除巖移、坍塌、空區(qū)沖爆等安全隱患，保證了采場的安全性。

4 全面留礦采礦法的運用及新的認識

4.1 采礦方法選擇

全面留礦采礦法是全面法與留礦法的結(jié)合。無論采用何種采礦方法必須本著安全先行，生產(chǎn)第二的原則，最終用合適的采礦方法合理地把礦開采干凈為最終目標。全面采礦法工藝簡單，采準和切割工作量小，生產(chǎn)效率高，屬于成本較低的采礦方法。在薄和中厚的礦石和圍巖均穩(wěn)固的緩傾斜(傾角一般小于30°)礦體中，應(yīng)用全面采礦法，見圖1。

圖1 全面留礦采礦法礦塊設(shè)計簡圖

4.2 礦塊設(shè)計

首先將礦體分成連續(xù)的礦塊，每個礦塊長×寬大約為50 m×30 m，礦體傾角15°左右，每個中段高大約20～30 m，礦體沿傾斜方向延伸較遠，延伸長度在100 m以上，沿著礦體走向順著礦體下盤掘進運輸巷道(規(guī)格1.8 m×2.0 m)，運輸巷道離礦體下盤10 m左右的位置避開構(gòu)造帶，以保證運輸巷道的安全。因為礦體上下盤一般都是構(gòu)造引起的，熱液順著構(gòu)造裂隙面運移充填并與圍巖反應(yīng)成礦，離礦體太近掘進運輸巷道容易使巷道坍塌，所以要距離礦體下盤一定距離來掘進運輸巷道。然后，沿著礦體傾斜方向即垂直礦體走向順著礦體下盤掘進電耙道(規(guī)格1.8 m×2.0 m)。在運輸巷道的另一端掘進一個電耙硐室(規(guī)格2.0 m×2.0 m)，再從下面一個中段掘進溜礦井通向此礦房的電耙道和電耙硐室中間的運輸巷道里，切忌溜礦井不要打成直井，容易砸壞出礦井口。一般在溜礦井中間會有一個轉(zhuǎn)折過渡，起到緩沖作用。

4.3 采礦過程

由于在采礦過程中，巖石裂隙水的混入使礦石的濕度和黏性增大，在礦石從溜礦井下落時，礦石粘結(jié)在一起容易堵住出礦井，此時可以在此出礦井口附近巖石結(jié)構(gòu)比較好的主運輸巷道掘進一個輔助井穿過溜礦井的轉(zhuǎn)折端。在實際應(yīng)用中，此方法有效地避免了堵井現(xiàn)象的發(fā)生，使主溜礦井和輔助井同時出礦，提高了出礦效率。電耙道的長度大約40 m，有些出礦量大的礦房要對電耙道進行前期的地壓管理，用鋼筋支護電耙道，防止后期出礦砸壞電耙道，影響礦房出礦效率。然后在電耙道兩側(cè)每隔7～8 m對開斗穿(規(guī)格1.4 m×1.6 m)，斗穿一般掘進7～8 m即可，有的斗穿可以稍微長一些，并對斗穿進行前期坑木或者拱圈支護，防止后期礦石下落砸壞斗穿，影響出礦效率。從每個斗穿的掌子面開始起斗井(規(guī)格1.5 m×1.5 m)，斗井穿過礦體下盤露出礦體即可。如果相鄰的礦房礦石已經(jīng)出空，并且離設(shè)計礦房較近時，掘進的斗穿不易過長，防止打穿相鄰礦房的空區(qū)，此時可以把斗穿里的斗井起成斜的，傾角在70°～80°即可。在斗井里從礦體底板開始向相鄰和相對的斗井里以45°開始向四周擴井，在所有斗井都擴通以后，就可以在拉底(規(guī)格1.4 m×1.6 m)里(即斗井與斗井的聯(lián)通道)向上開始采礦。在擴井的過程中，由于爆破后巖石有個膨脹系數(shù)，會使原來致密堅硬的巖石被炸松散膨脹，體積變大，容易堵住漏斗。在實際生產(chǎn)中，45°最適合礦體從漏斗中留出和下落，從而提高了出礦效率和生產(chǎn)成本。相鄰的斗井中間就留下了礦柱，為后期礦房的支撐起到了一定的作用。由于留下礦柱不回采，礦石損失率在15%以上。在電耙道兩側(cè)一般10 m左右的位置開始掘進上山(規(guī)格1.4 m×1.6 m)，上山的方位和電耙道一致，在上山的一側(cè)每隔8 m左右開始掘進進路(規(guī)格1.4 m×1.6 m)通向礦房。一般上山設(shè)計的傾角比電耙道陡，因為礦房在出礦的同時空區(qū)面積也在不斷增大，較為陡的上山提供的進路則能保證礦房里的礦石不會堵住上山中的進路，并且施工人員可以快速走到礦房高處的掌子面進行采礦，節(jié)省了時間和精力，提高了生產(chǎn)效率。一般一個礦房需要兩個近路，以保證施工人員的安全和通風。如果只施工一個進路，一旦進路被礦石堵住，現(xiàn)場施工人員則被困在礦房中無法出去，容易造成傷亡事故。當?shù)V房里的暴露空間加大以后就需要留礦防止礦房的礦出空導致工人無法采到高處的礦，這時候就需要用到留礦采礦法了。留礦采礦法和全面采礦法一樣，都屬于空場采礦法的一種，它的特點是工人直接站在礦房暴露面下的留礦堆上面施工，自下而上分層回采，每次采下的礦石靠自重放出三分之一左右，其余暫時留在礦房中作為繼續(xù)上采的工作臺。

4.4 出礦

在出礦的時候，切忌單獨出一個斗穿里的礦，而是均勻出礦，地質(zhì)采礦技術(shù)人員定期在斗穿和礦房中取樣分析并指導現(xiàn)場施工人員采礦，避免將礦房中的礦渣混入礦石中，造成礦石貧化。此外，每個出礦斗穿中的高品位礦和低品位礦結(jié)合著出，提高礦量和平均品位，從而增加收益。礦房全部回采完畢后，暫留在礦房中的礦石再行大量放出。在礦房大量放礦時，由于圍巖的暴露面積逐漸加大，容易造成圍巖的大面積片落而造成礦石貧化，所以要做好錨桿支護掛網(wǎng)和金屬支架支護等措施。這就是全面法與留礦法的結(jié)合。需要注意的是，在采礦過程中，由于現(xiàn)場施工人員業(yè)務(wù)不熟練導致礦房里的礦石提早放出，使礦房空區(qū)過大，高處的礦石無法采出。此時可以在原來的上山中施工反向上山，在反向上山中掘進進路進入礦房采高處的礦石，并有效地防止了上一個中段的采礦區(qū)被上山穿透，影響施工安全。如果相鄰礦房已被踩空，現(xiàn)場施工人員可以先施工離相鄰礦房遠的斗井，最后再施工離相鄰礦房近的斗井，從而避免礦房空區(qū)過大導致坍塌事故的發(fā)生。

5 結(jié)論

在礦山的實際采礦工作中，根據(jù)對礦床類型、礦床的水文工程地質(zhì)條件、礦體的空間產(chǎn)出狀態(tài)和實際大小的認識以及前期的探采工程驗證，發(fā)現(xiàn)全面留礦采礦法在該礦山運用非常成功，有效地提高了出礦效率，降低了礦石的貧化率，減少了勞動力，節(jié)約成本，為礦山創(chuàng)造了經(jīng)濟效益。所以，要靈活地運用合理的采礦方法，活學活用，注意采礦方法的結(jié)合、對比與創(chuàng)新，通過理性的分析和實踐，嘗試新的采礦方法，從而更好地提高出礦效率和品位。

參考文獻：

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