李萬(wàn)斌

(崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北張家口市 076350)

東坪金礦底柱殘采技術(shù)應(yīng)用淺析

李萬(wàn)斌

(崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北張家口市 076350)

東坪金礦原采礦方法殘留了大量的底部礦柱,為了緩解礦山資源逐漸減少的問(wèn)題,充分利用有限的資源,礦山對(duì)底部礦柱進(jìn)行了回采試驗(yàn),提出了中深孔殘采底柱回采方案和淺孔殘采底柱回采方案,并進(jìn)行了技術(shù)方案的調(diào)整優(yōu)化?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,底柱回采礦量28.33萬(wàn)t,實(shí)際出礦品位為3.12g/t,實(shí)現(xiàn)企業(yè)凈利潤(rùn)4448萬(wàn)元,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

“桃形”礦柱;底柱殘采;分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法

1 礦山概況

東坪金礦于1988年建成,采選冶綜合生產(chǎn)能力150t/d,經(jīng)過(guò)擴(kuò)建目前生產(chǎn)能力已達(dá)2500t/d,是河北省重點(diǎn)黃金礦山之一。礦區(qū)分布有80余條礦脈,6個(gè)礦帶。其中1～70＃脈群占全區(qū)總儲(chǔ)量的90%以上。該脈群?jiǎn)螌拥V體呈扁豆?fàn)?、脈狀,由淺至深礦脈數(shù)量逐漸增多,呈雁列式平行產(chǎn)出。主要礦化富集在標(biāo)高1250～900m區(qū)間。70＃礦體與頂板為堿性雜巖,硬度大、穩(wěn)固性較好。礦體主要賦存于7～31線之間,走向N40°E,走向長(zhǎng)600m,傾向NW,傾角20°～40°,控制傾向斜深820m。礦體連續(xù)性較好,端部存在分支復(fù)合現(xiàn)象。

70＃脈厚大礦體采用窄分條兩步驟分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法[1],礦房寬20m,礦柱寬10m。第一步驟回采礦柱,回采完后采用尾砂膠結(jié)充填;第二步驟回采礦房,礦房回采完后,底部10m采用尾砂膠結(jié)充填,剩余采空區(qū)采用全尾砂或廢石充填[2]。為了后續(xù)對(duì)“桃形”礦柱的安全回采,在充填采場(chǎng)底部10m高均采用高灰砂比充填,充填體強(qiáng)度達(dá)到2 MPa以上[3]。目前礦山70＃脈厚大礦體已基本回采結(jié)束,殘留下相鄰采場(chǎng)的塹溝底部結(jié)構(gòu)“桃形”礦柱,礦石量約30～50萬(wàn)t,品位2.5～4.0g/t。

隨著礦山多年的生產(chǎn),從2015年起東坪金礦井下資源量逐漸減少,生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)出現(xiàn)了較大的困難。為了緩解礦山存在的困難,充分利用有限的礦產(chǎn)資源,增加礦山經(jīng)濟(jì)效益,礦山對(duì)“桃形”礦柱進(jìn)行了回采試驗(yàn)。

2 回采方案選擇

礦山70＃脈厚大礦體礦房、礦柱采場(chǎng)采用中深孔回采落礦,塹溝底部結(jié)構(gòu)、無(wú)軌設(shè)備出礦。為了能夠安全高效的回采“桃形”礦柱,礦山對(duì)殘礦體做了大量工作,具體為:

(1)分析上、下中段及相鄰采場(chǎng)、采空區(qū)分布情況,選擇適合回采的“桃形”礦柱,再收集此“桃形”礦柱對(duì)應(yīng)的原礦房、礦柱采場(chǎng)的中深孔炮孔設(shè)計(jì)資料及后期采空區(qū)充填處理資料。

(2)根據(jù)原礦房、礦柱采場(chǎng)的底部結(jié)構(gòu)炮孔設(shè)計(jì)圖了解在同一剖面位置的“桃形”礦柱形狀,做出多組“桃形”礦柱剖面圖后投影于該中段平面圖上并連接礦體邊界,可基本了解“桃形”礦柱邊界的變化情況。

通過(guò)對(duì)“桃形”礦柱空間形態(tài)、邊界等情況的詳細(xì)調(diào)查,并參考錫礦山南礦[4]、遂昌金礦[5]、紅透山銅礦[6]等礦山底柱殘礦回采的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)“桃形”礦柱提出了中深孔殘采底柱回采方案和淺孔殘采底柱回采方案。

2.1 中深孔殘采底柱回采方案

該方案是在兩采場(chǎng)底柱間掘一條鑿巖巷道,采用中深孔進(jìn)行回采落礦,并使用遙控鏟運(yùn)機(jī)后退式出礦,若條件允許可以利用原出礦巷道進(jìn)行出礦。本文以1224中段19N－27～19N－12礦柱底部結(jié)構(gòu)回采為例進(jìn)行簡(jiǎn)要的敘述。

(1)采切工程:包括鑿巖巷道、切割平巷和切割天井,工程布置如圖1所示?，F(xiàn)場(chǎng)施工順序?yàn)?施工負(fù)坡段A－B,施工平巷段B－C、C－D,施工切割平巷E－F,施工切割井G－H。

該回采方案具有機(jī)械化程度高,回采效率高、時(shí)間短,且無(wú)需存礦,作業(yè)人員不會(huì)暴露在采空區(qū)頂板下作業(yè),安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。但是該方案有以下缺點(diǎn):

(1)由于底柱殘采采場(chǎng)回采礦體邊界是依據(jù)原礦房、礦柱采場(chǎng)的中深孔炮孔設(shè)計(jì)資料確定的,采場(chǎng)實(shí)際礦體邊界不能完全控制;

(2)采場(chǎng)礦石損失不易控制,因YGZ－90中深孔鉆機(jī)中心高1.2m且鉆機(jī)無(wú)法施工負(fù)角度炮孔,中心高度1.2m以下至采場(chǎng)底板無(wú)法施工炮孔會(huì)形成一個(gè)實(shí)體臺(tái)階,另外,礦石自然安息角會(huì)在采場(chǎng)兩幫形成兩個(gè)三角礦堆,造成礦石損失。

圖1 1224中段19N－27～19N－12礦柱底柱回采方案設(shè)計(jì)

圖2 炮孔布置

針對(duì)中深孔殘采底柱存在的缺點(diǎn),在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)方案進(jìn)行了改進(jìn):

(1)對(duì)于底柱殘采采場(chǎng)邊界不明導(dǎo)致中深孔炮孔設(shè)計(jì)不精確,從而底柱殘采采場(chǎng)的損失、貧化不易控制的問(wèn)題,可以結(jié)合以前中深孔礦房采場(chǎng)施工探孔經(jīng)驗(yàn),先在鑿巖巷每隔8.4m(6排)施工一排探孔,一排探孔總5個(gè)炮孔。中深孔鉆工施工時(shí)需做好充填體邊界記錄并及時(shí)上報(bào)技術(shù)人員,技術(shù)人員根據(jù)邊界數(shù)據(jù)重新標(biāo)明回采邊界,然后再進(jìn)行中深孔炮孔設(shè)計(jì)(在設(shè)計(jì)中仍可以利用原先施工的探孔眼),這樣底柱殘采的損失、貧化可得到有效控制。

(2)針對(duì)YGZ－90中深孔鉆機(jī)1.2m的鉆機(jī)中心高度且無(wú)法施工負(fù)角度炮孔而造成的礦石損失,可以結(jié)合下一中段采場(chǎng)中深孔炮孔設(shè)計(jì),將分層炮孔深度延伸到上部中段三角礦堆下回采底柱殘留礦石,或采取施工輔助出礦穿,在出礦穿施工中再進(jìn)行回收。

2.2 淺孔殘采底柱回采方案

該方案(見(jiàn)圖3)是根據(jù)“桃形”礦柱礦體范圍設(shè)計(jì)一條沿著“桃形”礦柱貫穿礦體上、下盤(pán)的底柱回采鑿巖巷,然后選擇合適的回采參數(shù),將該底柱分回采區(qū)和間柱區(qū)。本文以1264中段11－13線底柱殘采采場(chǎng)回采為例簡(jiǎn)要敘述該方案。

(1)回采參數(shù):為防止11－13線底柱殘采采場(chǎng)回采過(guò)程中頂板暴露面積過(guò)大,采用隔一采一的原則?；夭蓞^(qū)參數(shù):長(zhǎng)×寬×高＝12m×12m×6m;間柱區(qū)參數(shù):長(zhǎng)×寬×高＝5m×12m×6m。

(2)回采順序:回采工作面呈階梯段布置,梯段工作面長(zhǎng)度為4～6m,梯段高度為1.5～2.0m,在回采過(guò)程中采用后退式回采。

(3)炮孔布置:鑿巖采用YT－28型鑿巖機(jī),炮孔呈梅花形排列,炮孔深度要求在1.6～1.8m,排距要求在0.6～0.7m。

(4)出礦工作:采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦,出礦作業(yè)前應(yīng)與采場(chǎng)鑿巖工溝通,根據(jù)回采工作面情況合理放礦,使回采工作面保持1.8m左右的作業(yè)空間,局部放礦以后,立即檢查采場(chǎng)頂板和上下盤(pán)圍巖情況,及時(shí)處理浮石,平整場(chǎng)地。在回采區(qū)回采結(jié)束后進(jìn)行大量出礦,要求采用遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦,操作人員站在頂板安全的未回采區(qū)操控。

(5)采空區(qū)處理:11－13線底柱殘采采場(chǎng)回采結(jié)束后,在采場(chǎng)上、下盤(pán)邊界施工兩條充填井,對(duì)采空區(qū)進(jìn)行全尾砂膠結(jié)充填或全尾砂充填來(lái)處理空區(qū)。

該回采方案回采效率較高,且采場(chǎng)回采過(guò)程中能較好控制充填體邊界,從而大大降低采場(chǎng)的貧化率。但是,由于采用隔一采一的回采方式,間柱區(qū)暫時(shí)不可回收;回采過(guò)程中必須進(jìn)行存礦作為回采作業(yè)的工作平臺(tái),作業(yè)人員每班鑿巖前都需處理浮石和平整作業(yè)場(chǎng)地,工作量大,回采周期長(zhǎng),且作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間暴露在采空區(qū)頂板下作業(yè),安全系數(shù)低。

針對(duì)淺孔殘采底柱回采存在的缺點(diǎn),對(duì)方案進(jìn)行了以下改進(jìn):

(1)根據(jù)底柱的實(shí)際邊界、空間形態(tài)調(diào)整采場(chǎng)回采參數(shù),盡量降低采場(chǎng)回采的損失率。

(2)由于底柱采場(chǎng)上部充填體不穩(wěn)固,在回采過(guò)程中若揭露充填體面積過(guò)大則須留頂柱和間柱來(lái)控制采場(chǎng)的地壓,且要求回采過(guò)程中保證采空區(qū)頂板為拱形,增加采場(chǎng)頂板抗壓能力,以保證采場(chǎng)的安全穩(wěn)定。同時(shí)作業(yè)人員必須做好安全防護(hù)措施,提高安全意識(shí),合理組織安排,加快回采速度,降低風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 1264中段11－13線底柱回采方案設(shè)計(jì)

2.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

井下底柱殘采應(yīng)用中深孔回采的采場(chǎng)有:1264中段19N－27～19N－12、15S－13～15S－28、15S－43采場(chǎng)底柱;1224中段11S－32～11S－48、13S－17～15N－17、15S－13～15S－28、19N－27～19N－12采場(chǎng)底柱。共計(jì)7個(gè)采場(chǎng)底柱,設(shè)計(jì)回采礦量18.54萬(wàn)t,實(shí)際采出礦量16.99萬(wàn)t,礦石損失率21%,貧化率16%。

底柱殘采應(yīng)用淺深孔回采的采場(chǎng)有:1264中段11－13線采場(chǎng)底柱,1224中段15S－28～15S－43采場(chǎng)底柱。共計(jì)2個(gè)采場(chǎng)底柱,設(shè)計(jì)回采礦量13.53萬(wàn)t,實(shí)際回采礦量11.34萬(wàn)t,礦石損失率29%,貧化率8%。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

2015～2016年期間,井下設(shè)計(jì)回采底柱殘采礦量32.07萬(wàn)t,實(shí)際回采底柱殘采礦量28.33萬(wàn)t,加權(quán)損失率為24.20%,加權(quán)貧化率為12.80%,實(shí)際出礦品位3.12g/t,實(shí)際產(chǎn)金量883.90kg,克金成本205.03元/g,銷(xiāo)售單價(jià)255.35元/g,實(shí)現(xiàn)企業(yè)凈利潤(rùn)4448萬(wàn)元,達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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2017-04-28)

李萬(wàn)斌(1965－),男,河北張家口人,工程師,從事礦山管理及采礦設(shè)計(jì)工作,Email:754272720＠qq.com。