河北大白陽金礦緩傾斜薄礦脈采礦方法綜合技術(shù)研究

李 闖

（長(zhǎng)春黃金研究院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

河北大白陽金礦有限公司位于河北省宣化區(qū)趙川鎮(zhèn)安家窯村，前身為河北省宣化縣大白陽金礦，是一座集采、選、冶為一體的黃金礦山，于1987年建成投產(chǎn)。采選規(guī)模由建礦初期的100t/d，發(fā)展到目前的600t/d。

1 工程概況

大白陽金礦礦體主要為含金石英脈、鉀長(zhǎng)石英脈，多呈致密塊狀、浸染狀、團(tuán)塊狀，穩(wěn)固性一般較強(qiáng)。但由于成礦后多次構(gòu)造活動(dòng)以及長(zhǎng)期的風(fēng)化淋蝕，造成礦體松動(dòng)、破碎，大大降低了礦體的穩(wěn)定性。礦體頂?shù)装鍑鷰r以角閃斜長(zhǎng)變粒巖、片麻巖為主，由于受控礦構(gòu)造破碎帶及成礦后斷裂的影響，圍巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育，頂?shù)装鍑鷰r整體性受到了破壞，嚴(yán)重影響了頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定性。尤其受斷層的影響，靠近其的礦體及圍巖穩(wěn)定性較差。

薄礦脈礦體的賦存特點(diǎn)為礦體傾向?yàn)?70°～290°，走向330°～350°，傾角10°～15°，平均厚度2.5m～3m。

2 采礦方法選擇

2.1 采礦方法選擇主要思想

針對(duì)大白陽金礦緩傾斜薄礦脈，主要是為了降低采礦損失率、貧化率，提高生產(chǎn)能力。同時(shí)要結(jié)合礦山目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀，保證采礦方法試驗(yàn)研究項(xiàng)目能緊密結(jié)合礦山生產(chǎn)實(shí)際，做到目標(biāo)、任務(wù)明確，達(dá)到切實(shí)解決采礦問題的目的[1，2]。

2.2 采礦方法選擇

根據(jù)薄礦體的賦存特點(diǎn)和開采技術(shù)條件，同時(shí)結(jié)合礦山的生產(chǎn)實(shí)際，提出了2種可供選擇的采礦方案，分別為機(jī)械化液壓支柱護(hù)頂連續(xù)回采采礦法和普通房柱法。

2.2.1 機(jī)械化液壓支柱護(hù)頂連續(xù)回采采礦法

該方法采用液壓支柱替代自然礦柱支撐頂板，從而對(duì)薄礦體實(shí)現(xiàn)連續(xù)開采，達(dá)到降低礦石損失率、貧化率的目的[3，4]。

（1）礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)

礦塊長(zhǎng)沿礦體傾斜方向布置，中段高度10m，礦塊斜長(zhǎng)為80m。礦塊內(nèi)不留礦石點(diǎn)柱，采用液壓支柱支撐頂板。礦塊留有厚3m的頂?shù)字?/p>

礦塊寬沿礦體走向布置，寬為40m。礦塊布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)見圖1所示。

圖1 機(jī)械化液壓支柱護(hù)頂連續(xù)回采采礦法

（2）采準(zhǔn)與切割

采準(zhǔn)：首先在礦塊上中段在礦體底板掘進(jìn)沿脈巷道，用于進(jìn)入采場(chǎng)鑿巖、行人、通風(fēng)等通道，并通過聯(lián)絡(luò)道與采場(chǎng)相通。利用礦塊下中段沿脈巷道和采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道作為采場(chǎng)出礦、通風(fēng)的通道。切割：利用礦塊下中段沿脈巷道和采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道在采場(chǎng)內(nèi)掘進(jìn)切割上山，與上下中段沿脈巷道貫通，作為采礦作業(yè)補(bǔ)償空間。

（3）回采工藝

回采以切割上山為自由面，沿礦體走向分條依次推進(jìn)至礦塊另一端，分條寬度2.5m，分條內(nèi)逆傾斜由上中段往下中段回采。隨著分條的回采架設(shè)液壓支柱，液壓支架的架設(shè)排距即為分條的寬度2.5m。為了保證回采安全及減少支架數(shù)量，支架的支拆步距為“采3拆1”，從而保證兩排支架護(hù)頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式。

①液壓支柱護(hù)頂。采用規(guī)格為長(zhǎng)2.5m～2.7m、支護(hù)最高高度為3.2m～3.8m的液壓支柱進(jìn)行采場(chǎng)護(hù)頂，支架平均承載力為200千N。根據(jù)回采工藝的要求，支護(hù)的排距為2.5m，支護(hù)間距為2.5m。為了保證回采作業(yè)安全，支護(hù)步距采取“采3拆1”的結(jié)構(gòu)形式。②采場(chǎng)出礦。采場(chǎng)內(nèi)爆下的礦石，由鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)，將礦石裝入輪式運(yùn)礦卡車中運(yùn)出。

（4）采場(chǎng)項(xiàng)板管理

采用液壓支柱替代自然礦柱的方式維持頂板的穩(wěn)定性，隨著回采的推進(jìn)交替支、拆液壓支，保證支架緊隨回采工作面架設(shè)。由于空區(qū)面積不斷增大及頂板跨度逐漸加大，采場(chǎng)頂板應(yīng)力也逐漸增大。為了保證回采作業(yè)安全，對(duì)采場(chǎng)頂板采取切槽放頂?shù)姆绞竭M(jìn)行頂板管理。

（5）空區(qū)處理

隨著回采工作面的推進(jìn)，空區(qū)面積不斷增大，待采空區(qū)面積增大到一定程度，在礦塊空區(qū)中間位置采取切槽放頂，其目的是為了減小空區(qū)的暴露面積，釋放地壓，保證回采作業(yè)的安全，同時(shí)也達(dá)到了采空區(qū)治理的目的。

（6）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

礦塊綜合生產(chǎn)能力 80t/d；

損失率 5.16%；

貧化率 8%；

千噸采切比 11.90m/kt（標(biāo)準(zhǔn)m）；

直接成本 46.39元/t。

2.2.2 普通房柱法

（1）礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)。礦塊長(zhǎng)沿礦體傾斜方向布置，中段高度10m，礦塊斜長(zhǎng)為80m?；夭蓵r(shí)在礦塊內(nèi)留2.5×2.5規(guī)則點(diǎn)柱，上下中段留有厚3m的頂?shù)字?/p>

礦塊寬沿礦體走向布置，寬為40m，其中礦房寬度5m，房間礦柱（點(diǎn)柱）寬度2.5m。礦塊布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)見圖2所示。

（2）采準(zhǔn)與切割。采準(zhǔn)：首先在礦塊上中段在礦體底板掘進(jìn)沿脈巷道，用于進(jìn)入采場(chǎng)鑿巖、行人、通風(fēng)等通道，并通過聯(lián)絡(luò)道與采場(chǎng)相通。利用礦塊下中段沿脈巷道和采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道作為采場(chǎng)出礦、通風(fēng)的通道。

切割：利用礦塊下中段沿脈巷道和采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道在采場(chǎng)內(nèi)掘進(jìn)切割上山，與上下中段沿脈巷道貫通，作為采礦作業(yè)補(bǔ)償空間。

（3）回采工藝。回采以切割上山為自由面，沿礦體走向分條依次推進(jìn)至礦塊另一端。分條寬度2.5m。

采場(chǎng)內(nèi)爆下的礦石，由鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)，將礦石裝入運(yùn)礦卡車中運(yùn)出。

圖2 普通房柱采礦法

（4）采場(chǎng)項(xiàng)板管理。采場(chǎng)的頂板管理主要是通過留有規(guī)則的礦石點(diǎn)柱維護(hù)頂板的穩(wěn)定性，局部穩(wěn)定性較差的采用錨+網(wǎng)+噴進(jìn)行支護(hù)。

（5）礦柱回采。礦柱回采主要是指點(diǎn)柱與頂?shù)字幕夭?，回采率?0%計(jì)算。

（6）空區(qū)處理?；夭珊笮纬傻目諈^(qū)主要靠礦塊的頂?shù)椎V柱和房間礦柱來支撐。礦房回采結(jié)束后，即可進(jìn)行礦柱的部分回收。空區(qū)處理的主要手段為支撐+自然冒落+封閉的聯(lián)合方法。

（7）主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。礦塊綜合生產(chǎn)能力50t/d；損失率14.92%；貧化率10%；千噸采切比12.98m/kt（標(biāo)準(zhǔn)m）；直接成本50.14元/t。

3 采礦方案的確定

通過以上采礦方案選擇及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析可以看出，方案Ⅰ：機(jī)械化液壓支柱護(hù)頂連續(xù)回采采礦法無論是生產(chǎn)規(guī)模、損失率、貧化率、千噸采切比及采礦直接成本，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于方案Ⅱ普通房柱法。因此，選擇方案Ⅰ作為薄礦脈采礦方法試驗(yàn)研究方案。

4 結(jié)論

（1）通過薄礦脈采礦方法方案論證，大白陽金礦緩傾斜薄礦脈的開采方案為“機(jī)械化液壓支柱護(hù)頂連續(xù)回采采礦法”，該方案具有采場(chǎng)生產(chǎn)能力大、損失貧化較小、采切工程量少等優(yōu)點(diǎn)，方案比較適合公司當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際。

（2）在礦塊回采試驗(yàn)期間，對(duì)回采步距及液壓支架替換步距需進(jìn)一步優(yōu)化研究，從而確定更合理的技術(shù)參數(shù)。

（3）該方案采用了在空區(qū)中采場(chǎng)頂板進(jìn)行切槽，減小了空區(qū)的暴露面積，釋放了地壓，保證了回采作業(yè)的安全。

（4）為了保證回采作業(yè)安全，在試驗(yàn)期間對(duì)頂板穩(wěn)定性進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變、位移跟蹤監(jiān)測(cè)，對(duì)出現(xiàn)安全問題做到及時(shí)預(yù)報(bào)和采取安全措施。