靜態(tài)留礦法在不穩(wěn)固礦脈開采中的應(yīng)用

王浪

甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，中國·甘肅 隴南 742500

1 引言

大店溝金礦設(shè)計采礦方法為淺孔留礦法和削壁充填法，實際應(yīng)用中主要采用淺孔留礦法進行回采，并嘗試了分層崩落法，但效果均不理想。針對大店溝金礦開采過程中礦石貧化大、礦巖破碎、生產(chǎn)能力低等問題，因此及時開展大店溝礦金礦安全高效低損失貧化開采技術(shù)研究，解決目前公司井下安全生產(chǎn)管理難度大，損失貧化高的難題勢在必行。

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，上下盤圍巖較破碎，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。

礦體一般沿走向長200～600m，14 個礦體平均走向長470m，沿傾向延伸150～400m，產(chǎn)狀350°∠70°～85°，有時近于直立，甚至傾向反過來向160°～170°傾。礦體在平面上為多條脈大致平行呈群狀分布，形態(tài)比較簡單，多呈似層狀、透鏡狀等。

礦巖不結(jié)塊，不自燃，礦區(qū)地表允許陷落。礦床水文地質(zhì)條件簡單。

3 礦脈開采面臨的問題及解決方案

目前，大店溝金礦主要采用淺孔留礦法進行開采，1885 中段8-12 線采用分段留礦崩落發(fā)進行開采[1]，充填系統(tǒng)正在建設(shè)中。采用淺孔留礦法繼續(xù)開采1750 中段、1700中段面臨較為嚴(yán)重的問題，主要有以下幾點：

①礦體賦存在韌性剪切帶中，上下盤圍巖較破碎，回采過程中采幅不易控制，將廢石采下混入或丟掉礦石，造成貧化損失居高不下。②采場回采過程頂板和上下盤極易跨落，人員在空場里進行采礦等作業(yè)，易發(fā)生頂冒落和采場上下盤片幫等安全隱患，安全管理難度大[2]。③爆破后上下盤圍巖發(fā)生大面積片落，造成大量的礦石貧化。同時片落的圍巖經(jīng)常堵塞出礦進路，致使采下的礦石不能放出，或者使采場無法繼續(xù)向上回采，造成資源損失。此外，在處理片落的大塊時，二次破碎量大，消耗大量炸藥，也會造成大量資源損失。④為了保護采場的穩(wěn)定，經(jīng)常在采場內(nèi)低品位地段留下部分礦柱以支撐上下盤圍巖，造成礦石損失，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟效益[3]。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。

通過對礦區(qū)開采狀況、工程地質(zhì)和地壓活動等多方面綜合調(diào)查研究，分析認(rèn)為：回采和出礦過程造成大面積片幫是因為礦體受構(gòu)造控制，上下盤圍巖構(gòu)造較多，每條構(gòu)造基本都能使礦體產(chǎn)生錯位，且斷層出現(xiàn)處礦巖極不穩(wěn)固；采用淺孔留礦法進行回采時，在放礦的過程中礦石下沉，這種下沉?xí)顾缮⒌牡V石對采場的上下盤失去支護能力，應(yīng)力二次作用，對上下盤產(chǎn)生擾動和破壞，達(dá)到一定程度，圍巖就會脫落[4]。

為了改變目前礦區(qū)采場回采和放礦過程中的片幫現(xiàn)象，根據(jù)礦體的賦存條件及礦巖性質(zhì)，通過現(xiàn)場調(diào)查及分析相關(guān)地質(zhì)資料，選定在1700 中段6-8 線采用靜態(tài)留礦法進行試驗[5]。

4 靜態(tài)留礦法采礦試驗

4.1 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。

4.2 采準(zhǔn)工作

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 高差施工天井中穿，中穿穿透礦體，兼做探礦，人員、材料、設(shè)備通過該天井及中穿進入采場。最后，在下盤脈外施工一條脈外運輸巷，并每隔6m 施工出礦進路，脈外運輸巷及出礦進路和采場回采同時施工，加快采場回采進度。

4.3 礦房回采

采場內(nèi)布置2 臺鉆機，采用強采強出技術(shù)[6]，加速采場回采和放礦作業(yè)。回采鑿巖采用上向鑿巖。上向炮眼一般為前傾75°～85°。礦石崩落后，利用電耙將三分之一采下礦石耙入8 線木溜井，再利用礦車運出。木溜井隨工作面的推進而加高，礦石必須由木溜井放出，采場未結(jié)束禁止利用出礦進路出礦。溜井上部設(shè)置格篩，格篩規(guī)格200mm×200mm。大塊及時在采場內(nèi)處理。當(dāng)?shù)V房回采至頂柱時，利用出礦進路進行大量放礦，大量放礦時要均衡出礦，即每個出礦進路輪流依次定量放礦，當(dāng)每個出礦進路品位降低到規(guī)定的最低品位時停止出礦；采場大量出礦時，實施強化作業(yè)[7]，即每天多班出礦。

4.4 采場通風(fēng)

新鮮風(fēng)流從8 線天井經(jīng)天井中穿，進入采場，稀釋作業(yè)面毒有害氣體后，污風(fēng)從6 線天井排出，在天井下口架設(shè)5.5kW 局扇進行輔助通風(fēng)。

4.5 采場支護

在采場用圓木打木點柱進行護頂。立柱的上下端與采場頂、底頂實；點柱間距一般為2～3m，在頂板破碎或斷層處可進行點柱密集加固。爆破前，應(yīng)拆除采場內(nèi)的點柱。

5 靜態(tài)留礦法試驗效果

經(jīng)過現(xiàn)場試驗研究和生產(chǎn)實踐，采用靜態(tài)留礦法技術(shù)方案有以下幾點優(yōu)勢：

①采用靜態(tài)留礦法，在8 線設(shè)置專用局部順路放礦木溜井，在礦房回采時將每次采下的1/3 礦量運至專用局部放礦溜井，進行局部放礦，可大幅減少由于礦石頻繁流動所導(dǎo)致的擠壓摩擦沖擊上盤圍巖現(xiàn)象，有效避免了圍巖的大面積片落。②在采場中的2/3 的礦石在采礦過程中起到了干式充填作用，能夠?qū)ι舷卤P的軟巖層起到良好的支護作用，限制了圍巖的有害變形，使采場的安全性明顯增強。③強采強出技術(shù)的應(yīng)用，使采場生產(chǎn)能力大大提高，與類似地段的礦塊相比，生產(chǎn)能力提高了30%～40%左右。④在大量集中放礦過程中上下盤圍巖沒有出現(xiàn)大面積塌落現(xiàn)象，保證了出礦質(zhì)量，降低了損失貧化。⑤與淺孔留礦法相比，工程量沒有變化，加大了木材的消耗，工人勞動強度較大，單個礦房回采增加了木溜井架設(shè)時間，生產(chǎn)能力大大提高。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。

6 結(jié)語

靜態(tài)留礦法是普通淺孔留礦法的一個變種，其特點是在普通淺孔留礦法的基礎(chǔ)上，改變了崩落礦石的運輸方式，即在回采作業(yè)期間，通過安裝在采場內(nèi)的溜礦井把采場采出礦石的1/3 放出，其余礦石留在采場內(nèi)以支持采空區(qū)。此采礦方法大幅度降低了采場損失貧化，提高了出礦品位。這在大店溝金礦生產(chǎn)中是值得借鑒的一種方法和工藝。