王長新 鄒艷平 張 明 趙武鹍

(1. 新疆鄯善縣連木沁鎮(zhèn)第一地質大隊；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

新疆某金礦殘礦回收方案

王長新1鄒艷平1張 明1趙武鹍2,3,4

(1. 新疆鄯善縣連木沁鎮(zhèn)第一地質大隊；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

在研究新疆某金礦老采空區(qū)殘留礦體賦存狀態(tài)和開采技術條件的基礎上，結合該礦山的開采實際情況，提出了針對殘留礦體的不同賦存狀態(tài)和開采階段采用不同的方法進行回采的方案，并對回采過程中的安全措施進行了探討。結果表明：該開采方案不僅提高了殘留礦體的回采率，而且有效控制了回采過程中的安全風險，獲得了較好的經濟效益。

殘礦回收 淺孔留礦法 削壁充填法 回采率 安全風險

新疆某金礦始建于1992年，是一座生產能力為10萬t/a的中小型金銅鉛鋅多金屬地下礦山，礦體賦存狀態(tài)相對穩(wěn)定，均為急傾斜薄礦脈。該礦在開采初期僅對高品位單金礦體進行了開采，將大量銅鉛鋅多金屬礦體和低品位金礦體全部丟棄，并將采下的礦石全部出空。經過20多a的開發(fā)利用，礦山1 050 m 一中段采空區(qū)遺留了數量可觀的殘留礦體未完全開采。為延長礦山服務年限，提高礦產資源綜合利用率，有必要對該礦山一中段19#～24#的殘留礦體進行回收。

1 殘留礦體及采空區(qū)成因

采用淺孔留礦法開采時在采場頂底板和頂部殘留了低品位單金礦體和銅鉛鋅多金屬礦體。由于受礦石市場價格、選礦工藝等因素的影響，對礦種和礦石開采邊界品位均有較高的要求，對金品位低于5 g/t 的礦體放棄開采，將開采出的礦石從采場內出空，形成了寬約1.8 m的采空區(qū)，采空區(qū)頂底板均殘留約2.5 m厚的礦體以及頂部剩余10～40 m厚的礦體未開采。

跨中段開采時，在上中段采場頂部殘留了多金屬礦體。采用淺孔留礦法開采二中段19#～22#線采場時，采場頂柱部分礦體品位較高，且頂柱上方一中段對應礦體也未開采，為此，將對頂柱進行開采與1 050 m 一中段采通，之后從一中段繼續(xù)上采，且未在一中段相應位置布置出礦穿脈和運輸巷，出礦作業(yè)在二中段進行。隨著開采高度的不斷增高，采場頂板穩(wěn)定性急劇下降，大大影響了礦石流動性和上部礦體的放礦管理，從而影響到采場的繼續(xù)開采，最終在上采至70 m高度時停止開采，并將采場內的礦石出空，形成了一個跨中段的采空區(qū)，其中二中段采空區(qū)高約30 m，底部20 m已被垮落的圍巖充填，一中段采空區(qū)高約20 m，且上部仍殘留至少25 m 厚的礦體未開采。

金品位達到開采品位但厚度小于1.2 m的礦段未開采。由于以往僅開采金品位大于5 g/t的礦體，對于礦厚度較小的礦段，進行開采會增大貧化率、影響生產效率且成本較高，因而未進行開采，但施工完成了相關的采準工程和切割工程，使該類礦段形成了運輸系統和上采自由面。通過相關探勘，該類礦段均為同時含有銅鉛鋅的多金屬礦體，厚3.5～7 m。

2 礦山殘留礦體的特點及回收難點

(1)安全保障性較差。由于礦體產狀較陡(傾角約70°)，采空區(qū)暴露時間長、面積大、頂底板不穩(wěn)定因素復雜多變，無法在采空區(qū)暴露面下或礦體底板上作業(yè)。

(2)礦石品位相對較低。目前礦山許多殘留礦體的產生是由采富棄貧造成的，礦體平均金品位不足3 g/t，鉛鋅品位相對較高，但市場行情不容樂觀，無法承受安全性較高的膠結充填采礦法的高額成本。

(3)采空區(qū)回填困難。由于礦山殘留礦體分布于采空區(qū)的頂底板和頂部，且采空區(qū)長度長、體積較大，部分采空區(qū)僅靠頂底板剝落的殘留礦石無法進行有效回填，增加了進一步回采上部殘留礦體的難度。若先期對采空區(qū)進行回填或剝落部分圍巖進行回填，勢必造成礦石的大量損失或貧化，影響最終的殘礦回收效果。

(4)不適宜采用殘礦回收廣泛使用的崩落采礦工藝。礦山1 050 m一中段礦體傾角約72°，厚4～8 m，頂板圍巖和氧化層裂隙節(jié)理較發(fā)育，采用大規(guī)模崩落采礦工藝，極易造成采礦過程中礦石大量貧化和頂板大面積垮塌，對后續(xù)放礦管理影響極大。

3 開采技術方案及成果

3.1 開采技術方案

3.1.1 干式充填法

干式充填法適用于回填中段下部的采空區(qū)，且該類采空區(qū)內殘留礦體不具備開采條件或開采價值。該方法可有效充填下部采空區(qū)，充填過程安全可控、操作簡單、施工成本較低，有利于增強采空區(qū)頂板穩(wěn)定性；但回填進采空區(qū)的礦石或廢石難以從采場內放出，成為永久損失。

在殘礦回收之前，可充分利用采場下盤原有的運輸巷和出礦穿脈，在一中段采空區(qū)下盤每隔6 m(穿脈中對中距離)施工1個充填進路(后期作為出礦進路)通達采空區(qū)，通過該類穿脈將掘進或出礦產生的廢石倒入下部采空區(qū)，直至采空區(qū)充填滿，靠近頂板無法充填的部位，可在采空區(qū)底板圍巖進行鑿巖爆破，將圍巖崩至頂板采空區(qū)處進行充填。礦山充分利用了干式充填法回填了二中段至一中段19#～22#線的采空區(qū)，為后續(xù)殘留礦體的采礦和出礦提供了條件(圖1)。

圖1 干式充填法回填采空區(qū)工程布置

3.1.2 削壁充填法

削壁充填法適用于頂板或底板殘留有礦體，且下盤有運輸巷和出礦穿脈的采空區(qū)。該方法回采采空區(qū)頂底板殘留礦體具有回采率高、安全保障程度高的優(yōu)點，可有效充填采空區(qū)；但貧化率大，對于延走向和傾向變化大的礦體貧化率指標很難控制，礦石大塊率較高，且大塊礦石在采場空區(qū)內二次爆破極為困難，危險性較高，僅能在出礦口進行改炮。對于開采完整的急傾斜薄礦脈，該方法效率不高[1-3]。

在殘礦回收的第一階段可采用削壁充填法，首先在采空區(qū)下盤每隔約50 m施工1條人行通風天井和聯絡道，在空間上每隔5 m施工1層聯絡道，將天井和采空區(qū)貫通；然后在中段采空區(qū)下盤每隔6 m 施工1個出礦穿脈，將運輸巷和采空區(qū)(自由面)貫通，根據穿脈和聯絡道揭露的礦體情況，通過穿脈將殘留礦體全部剝開；最后沿剝開的自由面按自下而上的順序分層進行上采，頂底板殘留礦體作為作業(yè)面的安全護頂，礦石堆作為繼續(xù)上采的作業(yè)平臺，待每個分層頂底板殘留礦體采凈后方可繼續(xù)上采，每次采下的殘留礦石充填開孔，根據控頂距要求，在作業(yè)面高度不夠時，可在出礦穿脈放出部分礦石。由于削壁采礦作業(yè)是在頂底板殘留礦體下進行且鄰近采空區(qū)，因此采場頂板管理顯得尤為關鍵(圖2)。

圖2 削壁充填和相鄰采場聯動開采法工程布置

3.1.3 相鄰采場聯動開采法

在第一階段運用削壁充填法的同時，也可采用聯動開采法，該方法將相鄰的2個采場合并成1個采場進行開采，并將采場間的礦壁采完，從而使2個采場內采下的礦石聯成一體，利用暴力搬運和礦石的自然流動性，將采場一側的礦石搬運至采空區(qū)或控頂距較高的位置，從而起到充填采空區(qū)和控制控頂距的目的。相對于單個采場開采而言，聯動開采的采場長度較長，頂板暴露面積大，在開采過程中適用于中等穩(wěn)固及以上的頂板，在采礦過程中應采用快采快出的措施，減少頂板垮塌造成的貧化(圖2)。

3.1.4 淺孔留礦法

采空區(qū)下部頂底板殘留礦體回收完畢、底部采空區(qū)全部充填完畢后，可采用淺孔留礦法回采采空區(qū)頂部仍殘留的急傾斜薄礦脈。該方法具有貧化率低、現場作業(yè)簡單、易操作管理的優(yōu)點；但采空區(qū)鄰邊作業(yè)時危險性高，在控頂距過大的礦段無法作業(yè)或作業(yè)難度增加，危險性也隨之大大提高。

在前期回填采空區(qū)和回采頂底板殘留礦體的基礎上，采場下部采空區(qū)已全部充填，控頂距和頂板得到了有效控制，形成了淺孔留礦法開采的有利條件。在第二階段可利用該方法繼續(xù)回收采場頂部的殘留礦體。由于采場較長，隨著開采高度的增加，頂板穩(wěn)定性隨之降低，采礦過程中應及時根據頂板情況適時留設礦柱或連續(xù)礦壁，防止頂板大面積垮塌(圖3)。

3.2 成 果

(1)殘礦回收共投入各類掘進工程376 m，采出礦石量6.2萬t，項目千噸采掘比遠低于礦山平均值。

圖3 淺孔留礦法工程布置

(2)礦石綜合損失率為10.1%，低于礦山平均損失率約3個百分點。

(3)采下礦石的綜合品位：Au 3.76 g/t、Cu 0.47%、Pb+Zn 2.86%，經濟效益顯著。

4 安全保障措施

(1)及時組織地質測量工作。在回收殘礦之前，遵循探采結合、探礦先行的原則，提前搜集、整理殘采工作面的技術基礎資料及相關的地質測量資料，了解作業(yè)面及周圍工程地質情況，為制定殘礦回收方案和開采作業(yè)提供依據。

(2)確定合理安全的施工組織方案。根據殘礦采場開采的特殊性和安全經濟性，組織相關技術人員研究制定回采施工組織方案，從安全和經濟2個方面對回采方案進行可行性分析，并報上級生產技術和安全管理等部門會審，會審通過后方可遵照執(zhí)行。

(3)組織作業(yè)人員安全培訓及技術交底。對所有參與殘礦回收工作的人員進行培訓，要求參加培訓的人員掌握各自崗位的安全技術操作規(guī)程及礦山作業(yè)制度，確保每位參與人員明確殘礦回收施工的意圖、技術要求及其他注意事項。

(4)組織施工作業(yè)面的安全檢查和隱患治理工作。成立殘礦回收專項安全檢查小組，定期對殘采工作面進行全面檢查，重點圍繞采場頂底板管理、頂底板殘礦回收作業(yè)、采場人行通風管理、采空區(qū)回填、放礦管理等方面開展檢查工作，防止發(fā)生頂板冒落、人員墜落、炮煙中毒、采場塌方等事故的發(fā)生，檢查工作中若發(fā)現隱患，必須立即整改。

[1] 《采礦手冊》編委會.采礦手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[2] 楊森林，徐 英，張紅照.三道莊礦區(qū)單層采空區(qū)處理研究[J].現代礦業(yè)，2014(4)：75-78.

[3] 戴 睿，朱末琳.凹山采場西南幫殘礦回收方案研究[J].現代礦業(yè)，2014(1)：142-144.

2015-08-07)

王長新(1985—)，男，助理工程師， 838204 新疆鄯善縣連木沁鎮(zhèn)。