馬東輝

(福建省連城錳礦,福建連城 366215)

福建連城錳礦廟前礦區(qū)4號礦體深部探明有鉛鋅錳礦石,為了充分回收資源,增加企業(yè)效益,2001年礦山開始對4號礦體深部進行地下開采,由于礦體較小,采用淺孔留礦法采礦,但淺孔留礦法存在礦石二次貧化比較嚴重的問題。分析淺孔留礦法礦石二次貧化原因,提出了相應的控制措施,使礦石二次貧化得到了有效控制。

1 4號礦段地質、礦體情況

1.1 礦井地層及構造

區(qū)內出露地層有泥盆系上統(tǒng)天瓦崠組(D3t)、泥盆系上統(tǒng)桃子坑組(D3tz)、石炭系下統(tǒng)林地組(C1l)、石炭系上統(tǒng)船山組(C3c)、第四系(Q)。

1)泥盆系上統(tǒng)天瓦崠組(D3t)：分布于本區(qū)南部,巖性為淺灰色石英砂礫巖、石英砂巖夾粉砂巖。

2)泥盆系上統(tǒng)桃子坑組(D3tz)：分布于本區(qū)南部,分為上、下2個巖性段。下段(D3tz1)：巖性為白色厚層石英礫巖、石英砂(礫)巖,夾紫紅色粉砂巖、泥巖；上段(D3tz2)：巖性為灰白色中細粒石英砂巖、紫紅色粉砂巖夾石英礫巖。該組地層在區(qū)內呈北北西向展布 ,傾向西 ,傾角 20(°)～37(°),地層總厚度大于300 m,與下伏地層呈整合接觸。

3)石炭系下統(tǒng)林地組(C1l)：分為2個巖性段,本區(qū)出露僅下段,巖性為白色石英礫巖,石英砂巖夾紫紅色粉砂巖、粉砂質泥巖。地層總體呈北北東—北北西向展布 ,傾向北西西 ,傾角 10(°)～36(°)。該層地層總體厚度大于200 m,與下伏地層呈假整合接觸。

4)石炭系上統(tǒng)船山組(C3c)：區(qū)內僅面部出現(xiàn),巖性為灰白、淺白色白云巖、白云質灰?guī)r。為本區(qū)主要的賦礦層位。

5)四系(Q)：為坡積、沖洪積層,由未成巖粘土、砂及礫(卵)石組成。

1.2 礦體賦存狀況

廟前礦區(qū)4號礦段賦存于上石炭統(tǒng)船山組地層中,呈層狀產出,其上、下盤巖石為石英砂巖、泥巖、角礫巖、石英巖、灰?guī)r等。在氧化帶內、巖石較松散破碎,氧化帶以下為原生帶,巖石致密堅硬。圍巖蝕變較強,主要硅化及碳酸鹽化。礦體中夾石不多,其夾石主要是碎屑巖類及少量角礫狀灰?guī)r。

礦體分布于北東向構造破碎帶中,受構造控制明顯。礦體走向長25～30 m,視厚度平均24.72 m,傾向延深長大于250 m,礦體向SE傾伏,傾伏角50(°),呈圓筒狀。礦體上、下盤巖石為石英砂巖、泥巖、角礫巖、石英巖、灰?guī)r等。礦體品位：鉛3.98％、鋅6.10％、錳32.30％。礦體本身及底板巖石致密堅硬,穩(wěn)固性能好,頂板圍巖有1層氧化帶巖層,比較破碎。

2 存在的問題和采取的措施

2.1 采礦方法存在的問題[1]

根據(jù)上述礦巖的物理性質、礦體的品位、賦存特點及本礦小型礦山的淺孔鑿巖裝備水平,礦山選用生產工藝簡單、管理方便、采礦成本低的淺孔留礦法回采,普通漏斗自重出礦。應用淺孔留礦法回采,由于其特殊的開采地質條件和回采工藝過程,存在礦石二次貧化的問題,尤其是圍巖不夠穩(wěn)固的礦房,二次貧化更為嚴重。據(jù)4號礦體零星鉛鋅礦應用淺孔留礦法開采的幾年資料統(tǒng)計,采場的礦石二次貧化平均在10％左右,部分采場達15％,甚至更高,其中325中段采場出礦后期因大量圍巖混入,出礦品位急劇下降,且當時礦石的經濟價值又不是很高,最后被逼停止出礦,至使該中段礦石有800多t礦石由于貧化而損失。因此,礦石的二次貧化不但降低了礦石的質量,造成資源的損失,同時,圍巖的大量崩落也給礦柱的回采和地壓管理增加了難度。所以,研究和控制礦石二次貧化,是綜合回收利用資源的有效保證。

2.2 影響留礦法礦石二次貧化的原因[2]

長期以來,人們普遍認為采用淺孔留礦法回采礦石采場內暫留的礦石對兩壁圍巖起支撐作用,可以防止回采過程中兩壁圍巖的崩落,因而把它作為地壓管理的一種手段。但是,大量的生產實踐證明情況并非如此。由于回采過程中周期性的局部放礦,礦石頻繁移動,特別是上盤圍巖,由于礦石的流動性更大,圍巖和礦石之間經常處于時緊時松的分離狀態(tài),加上因礦石的移動而施加給圍巖的下向摩擦力,加速了上盤圍巖崩落的可能及速度。圍巖崩落并非在采場空場后才開始,而是伴隨著整個回采及出礦過程?？梢妵鷰r的崩落,是淺孔留礦法礦石二次貧化的最主要原因。礦石二次貧化的另一個原因就是高品位的礦石流失。一些礦體傾角較緩的采場,單靠礦石自溜很難把礦石全部放出來,相當一部份礦石堆積于下盤圍巖上。對某些采場因礦體形態(tài)變化較大而形成的臺階狀下盤,存留礦石更嚴重。一些采場底部結構布置不盡合理或施工中沒有達到設計要求,也會造成礦石損失。而且這部分殘留礦石的品位都比較高。曾對幾個采場的殘礦進行取樣化驗,發(fā)現(xiàn)這些殘礦的品位都比原采場礦石品位高3％～4％,假如這些殘礦損失率為5％,則因這些殘礦的損失而造成的二次貧化達11％～15％,可見其影響程度。

2.3 留礦法礦石二次貧化的控制

針對礦石二次貧化產生的主要原因,我們主要采取了以下幾種方法來降低礦石的二次貧化：

1)優(yōu)化爆破參數(shù),減輕圍巖的破壞。連城錳礦在應用淺孔留礦法回采中,經過幾年的實踐探索,逐步形成了毫秒差導爆管微差控制爆破技術,通過調整炮孔的起爆順序及裝藥量大小,降低了爆破時對兩壁的震動,有效地保持了圍巖的整體性,減少礦石二次貧化；另一方面,在爆破作業(yè)時,在靠近臨界貧礦的地方,把鉆孔往礦體內移動,不回采臨界貧礦,這樣,圍巖再次崩落時,混入的就是貧礦,而不是巖石,這樣也降低了礦石的二次貧化率。

2)錨桿加固圍巖。對上盤圍巖用錨稈進行加固,以保持其整體性和穩(wěn)定性,在一些比較破碎的地段加鋼絲護網甚至水泥噴漿。其主要做法是根據(jù)現(xiàn)場觀察到的危巖情況,用錨桿進行加固,錨稈長度要求穿透危巖進入基巖30～40 cm,錨桿的密度視危巖的情況而定,一般采用1.0 m×(1.0～1.5)m的網度。

3)回采其間固定漏斗出礦。淺孔留礦法預留礦堆不能作為支撐圍巖的一種手段,關鍵的因素就是回采過程中周期性的頻繁放礦,圍巖處于反復的摩擦及無支撐狀態(tài),加速了固巖的崩落。如果有一種能減少礦石移動的頻率及次數(shù)的辦法,即可達到用預留礦堆來支撐圍巖的目的。在總結幾年實踐、經驗的基礎上,采用在采場回采過程中固定漏斗出礦的辦法。該辦法的要點是選定一個處于圍巖相對穩(wěn)定及位置適中的漏斗作為上采過程中的固定出礦漏斗,其余漏斗則閑置不動,待回采結束后大量出礦時使用。由于該辦法使采場在回采過程中大部分礦石處于穩(wěn)定狀態(tài),它的作用可類似于干式充填法中的充填料的作用一樣,對圍巖起支撐作用,防止圍巖早期混入,待回采結束后再通過各漏斗的快速平衡出礦,從而降低礦石的二次貧化。

3 結語

廟前礦區(qū)4號礦體自2001年采用淺孔留礦法開采以來,礦石的二次貧化率一直在10％～13％,2003年325中段采場還因為大量圍巖的混入,使原礦品位低于臨界品位而被迫停止開采。2006年后,由于采用了上述方法對礦石二次貧化進行控制,礦石的二次貧化率降到了5％以下,企業(yè)經濟效益得到了提高。

[1]解世俊.金屬礦床地下開采[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1995.

[2]蒙宏祥.留礦法礦石二次貧化的原因及控制[J].南方鋼鐵,1994,6：10-11.