淺孔留礦法在單層薄至中厚礦體中的優(yōu)化應(yīng)用

王浪 艾忠林 張寶 李向東 李永輝

1.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，中國·甘肅 兩當 741000

2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，中國·湖南 長沙 410012

1 引言

大店溝金礦礦體均位于韌性剪切帶內(nèi)，礦巖節(jié)理非常發(fā)育、破碎。目前主要采用淺孔留礦法，在回采過程和放礦過程礦石損失貧化率較大和安全作業(yè)條件差等一系列問題，直接影響到企業(yè)經(jīng)濟效益。

因此，針對上述問題，在充填工藝未完成前，結(jié)合礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀和現(xiàn)場處理能力，對現(xiàn)有單層薄至中厚礦體中的淺孔留礦采礦工藝進行優(yōu)化研究[1]。

2 礦石地質(zhì)簡況及開采條件

大店溝金礦礦體均位于韌性剪切帶內(nèi)，巖性為絹云石英片巖，經(jīng)過了長期內(nèi)外動力地質(zhì)作用，特別是普遍經(jīng)過了后期硅化，礦體圍巖巖石結(jié)構(gòu)較致密，硬度較大。由于屬片巖并受剪切和蝕變作用，上、下盤較破碎，為不穩(wěn)固～中等穩(wěn)固巖體。巖石硬度f=10～12，體重2.81t/m3，松散系數(shù)1.52。礦巖不結(jié)塊，不自燃。礦床水文地質(zhì)條件簡單。礦區(qū)地表允許陷落。

礦體形態(tài)比較簡單，多呈似層狀、透鏡狀礦體，根據(jù)礦體賦存狀態(tài)可以分為單層薄至中厚礦體、多層薄至中厚礦體兩大類。礦體的規(guī)模，一般沿走向長200～600m，平均走向長470m，沿傾向延伸150～400m，平均沿傾向延伸260m，其中有5個礦體長大于500m，垂深大于300m。礦體厚度1.13～8.00m，平均厚度2.12m。礦體之間呈較緊密平行產(chǎn)出，連續(xù)性較好，后期斷裂構(gòu)造、脈巖對礦體的完整性整體破壞較大。

3 原淺孔留礦法應(yīng)用情況

3.1 礦房構(gòu)成要素

礦房沿走向布置，運輸巷道布置在礦體下盤，采用平底結(jié)構(gòu)出礦，階段高度40～50m，礦房長度40m，礦房寬度即礦體寬度。礦房間柱寬6m，頂柱3～5m。礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)見采礦方法示意圖（見圖1）。

圖1 采礦方法示意圖

3.2 采切工程

首先沿礦脈施工沿脈巷，作為回采拉底巷。然后，在采場兩翼布置人行通風(fēng)天井，天井一般布置在礦體下盤，幾條礦體共用一條天井，并每隔5m高差施工聯(lián)絡(luò)巷，聯(lián)絡(luò)巷穿透礦體，兼做探礦，人員、材料、設(shè)備通過該天井及聯(lián)絡(luò)巷進入采場。最后，在下盤脈外施工一條脈外運輸巷，并每隔6m左右施工出礦進路。

3.3 回采作業(yè)

3.3.1 鑿巖爆破

采用自下而上分層回采，分層高度2.0m，回采作業(yè)面采用梯段布置。回采鑿巖采用上向鑿巖，上向炮眼一般為前傾75°～85°，打上向炮眼時，梯段形工作面的梯段長度一般為10～15m，梯段高度1.2～2m。

3.3.2 通風(fēng)

利用全礦總風(fēng)流通風(fēng)，新鮮風(fēng)流由運輸巷道、人行天井進入采場，污風(fēng)由另一側(cè)人行天井排出。每個采場配備1臺局扇輔助通風(fēng)[2]。

3.3.3 放礦

放礦分兩步驟，局部放礦和大量放礦。局部放礦一般放出每次崩落礦石的1/3左右，礦房內(nèi)暫留礦石，使回采工作面保持2.0m空間。局部放礦以后，應(yīng)立即檢查礦房頂板和上、下盤，同時處理浮石，平整場地。當?shù)V房回采至頂柱時，即進行大量放礦，大量放礦時要均勻放礦。

3.3.4 采場支護

采場在下班鑿巖之前進行撬毛和支護。礦巖較穩(wěn)固，一般不支護但對局部不穩(wěn)固地段可采用圓木支護[3]。

3.3.5 礦柱回收及采空區(qū)處理

采場大量放礦結(jié)束后，在采場聯(lián)絡(luò)道布置炮孔，一次集中爆破崩落，崩落的礦石部分留在采場作緩沖墊層，其余自采場底部出礦進路放出。采場回采結(jié)束后，對采空區(qū)進行封閉處理?；夭勺鳂I(yè)順序為：鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部出礦、撬毛、平場支護。

4 單層薄至中厚礦體中淺孔留礦法的優(yōu)化方案

4.1 原采礦工藝中存在的問題

①礦體上、下盤圍巖局部構(gòu)造發(fā)育，巖石較為破碎。采場回采過程中，由于圍巖破碎，當回采到一定高度時，礦體上盤圍巖發(fā)生片落，造成采場寬度大幅高于設(shè)計寬度，不僅增加了一次貧化，而且由于安全問題不能進行后續(xù)開采，造成采場報廢形成大量損失[4]。

②集中放礦時，由于放礦時間較長、礦體上、下盤（特別是上盤）圍巖較破碎，發(fā)生片落。且未能有效的按照放礦學(xué)及覆蓋巖層下散體運動規(guī)律進行放礦作業(yè)，以及底部放礦結(jié)構(gòu)參數(shù)不合理，致使放礦時二次貧化較大。

③礦體嚴格受構(gòu)造控制，上、下盤圍巖構(gòu)造較多，每條構(gòu)造都能使礦體產(chǎn)生位移，經(jīng)常出現(xiàn)礦體尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象，在回采過程中將廢石采下混入礦石中造成貧化。

④礦體形態(tài)復(fù)雜，礦體厚度在走向上和傾向上變化大。礦體形態(tài)的變化造成回采過程中采幅不易控制，將廢石采下混入，直接造成采礦貧化增大。

4.2 采礦工藝優(yōu)化方案

考慮到大店溝金礦礦體賦存特點和生產(chǎn)需求，對現(xiàn)有淺孔留礦法采場結(jié)構(gòu)及回采工藝進行優(yōu)化改進（見圖2），以降低采場損失貧化率。①底部結(jié)構(gòu)優(yōu)化[5]，為了降低掘進開挖對礦巖的破壞，底部結(jié)構(gòu)采取漏斗結(jié)構(gòu)，同時增大喇叭口的角度，除下盤漏斗擴斗角度按45°左右，其他三面擴斗角度增大到60°以上。

圖2 采場結(jié)構(gòu)及回采工藝進行優(yōu)化示意圖

②回采過程中，留三角礦柱支撐上下盤圍巖[6]。采場內(nèi)在出礦漏斗脖子上方留三角形礦柱，降低上下盤圍巖的暴露面積，維護好上下盤圍巖。

③為了保護斗頸，在斗頸上部采用錨桿+1.0m寬的砼支護，把上下盤圍巖在采場的底部連接成整體，把上下盤圍巖的底部保護好，防止出礦時，加劇破壞圍巖[7]。

④采用“錨桿+錨索+雙筋條”支護技術(shù)手段來降低現(xiàn)有淺孔留礦法開采過程中造成的采場損失貧化（見圖3）[8]。

圖3 螺紋鋼錨桿+雙筋條支護安裝示意圖

4.3 優(yōu)化后的礦房構(gòu)成要素

如圖2所示，優(yōu)化后的礦房底部結(jié)構(gòu)有了較大的變動。減少了40m的沿脈工程，出礦進路參數(shù)改為8m左右設(shè)置一個，減少了一個出礦進路，增加了8m的漏斗工程，其他參數(shù)并沒有多大變化。

4.4 優(yōu)化后的采切工程

優(yōu)化后的采切工程施工順序有了較大的調(diào)整。首先施工采場兩側(cè)的行人通風(fēng)天井，兼做探礦。其次，在下盤脈外施工一條脈外運輸巷，并每隔8m左右布置一天出礦進路。最后，在出礦進路端部布置高度2m斗頸，然后進行擴漏回采。

4.5 優(yōu)化后的回采作業(yè)

與原采礦方法相比，優(yōu)化后的回采作業(yè)不同之處體現(xiàn)在采場支護：

①留三角礦柱支撐上下盤圍巖，造成部分礦石損失，除此之外，在采場內(nèi)留礦柱還會造成施工不便和影響采場最終出礦。

②采用“錨桿+錨索+雙筋條”支護技術(shù)手段維護上下盤圍巖，需增加采場支護人員，材料消耗較大，支護時間較長，影響采礦進度。

5 優(yōu)化方案實施效果

大店溝金礦采用優(yōu)化方案對1750中段、1700中段部分采場進行實驗，均取得了較為明顯的效果。單個礦房回采增加了支護時間，工人勞動強度較大，在采場增加一臺鉆機的情況下，生產(chǎn)能力沒有多大變化，工程量減少了40m。采用優(yōu)化方案后，采礦貧化率較之前發(fā)生明顯下降，出礦品位明顯提高，采場回采過程產(chǎn)生額外支護費用。通過技術(shù)經(jīng)濟分析，雖然采礦成本增高，但經(jīng)濟效益明顯增加，對于控制采場貧化具有可行性。