蔣萬飛，時傳龍，盧 亮，張 寶

(1.西和縣中寶礦業(yè)有限公司，甘肅 隴南市 742100；2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410012)

0 引 言

西和縣中寶礦業(yè)有限公司位于甘肅省隴南市西和縣，2012年由山東黃金集團(tuán)股份公司并購。并購以來，首先對所轄的四兒溝門金礦1-2#脈礦體進(jìn)行開發(fā)利用。該礦體在空間上受F1斷裂帶控制，礦脈探明長度600 m，延深560 m。礦體厚度1～13 m，平均品位3.81×10-6，走向NE45°左右，傾向315°左右，傾角80°左右，產(chǎn)狀變化大。1-2#脈礦體下盤邊界嚴(yán)格受下盤主構(gòu)造控制，與圍巖界限較明顯；上盤圍巖內(nèi)南北向次級構(gòu)造較多，與主構(gòu)造交匯，交匯部位礦體邊界變化復(fù)雜。受上盤支脈影響，主要礦體分枝復(fù)合、膨脹收縮、尖滅再現(xiàn)現(xiàn)象普遍。探明的礦脈在走向上和延伸上，規(guī)模從小到中等，形態(tài)從復(fù)雜到很復(fù)雜，厚度從很不穩(wěn)定到極不穩(wěn)定，主要有用組分分布從很不均勻到極不均勻，揭露的礦脈多為斷續(xù)分布，礦體形態(tài)呈不規(guī)則透鏡狀、脈狀、囊狀，斷層、脈巖對礦體錯斷甚多。

礦體上盤為粉砂質(zhì)板巖、絹云母綠泥石板巖，下盤為石英砂巖和粉砂質(zhì)板巖。巖體中等完整-較完整，質(zhì)量等級為Ⅲ級。1-2#脈礦體礦石呈散體狀，由砂、礫及少量泥質(zhì)組成，完整性差。地下水富集于軟弱帶及其兩側(cè)巖石節(jié)理中，坑道揭露產(chǎn)生大面積冒頂、坍塌，工程地質(zhì)問題較為突出。氧化礦遇水有輕度結(jié)塊性，礦石無自燃性，自然安息角39°～40°左右。斷裂構(gòu)造及地下水的作用使礦體頂、底板巖體穩(wěn)定性較差，開采時應(yīng)采取防范措施。

1 破碎難采礦體采礦方法選擇

1.1 采礦方法選擇及試驗中存在的問題

西和縣中寶礦業(yè)有限公司四兒溝門金礦選冶系統(tǒng)采用全泥氰化工藝，礦山無法利用尾礦進(jìn)行充填。根據(jù)安全環(huán)保要求，礦區(qū)范圍內(nèi)地表不允許塌陷。因此，礦床開采技術(shù)條件僅適用于空場法，排除充填法和崩落法?？紤]到1-2#礦體為急傾斜中厚及以上礦體，全面采礦法和房柱采礦法均不適用，根據(jù)礦體的地質(zhì)賦存條件及開采技術(shù)條件，最終決定在空場法中選取技術(shù)上相對可行的留礦采礦法和中深孔階段礦房法進(jìn)行工業(yè)試驗。

在中深孔階段礦房法實施過程中，由于1-2#礦體形態(tài)變化比較復(fù)雜，炮孔的布置無法根據(jù)礦體的變化情況靈活調(diào)節(jié)，裝藥量及爆破邊界不好把握。炮孔施工過程中，公司邀請專家來現(xiàn)場進(jìn)行了實地調(diào)研，專家結(jié)合其他類似礦山的施工經(jīng)驗，認(rèn)為中深孔爆破對上下盤圍巖破壞性較大，礦房第一分段爆破后，上下盤圍巖破壞嚴(yán)重，損失貧化較大。爆破后空區(qū)形狀與設(shè)計出入較大，基本無法進(jìn)行下一分段的回采，鑒于以上原因，中深孔回采方案在施工炮孔1068 m之后，停止施工，未進(jìn)行裝藥爆破。

在應(yīng)用淺孔留礦法的過程中，主要存在以下問題：

(1) 礦房頂?shù)装灞３制秸麜惩ǖ碾y度比較大，安全出口經(jīng)常被塌落的礦石堵塞，回采安全性差。特別是天井聯(lián)絡(luò)穿與礦房交匯區(qū)域的頂板，常常會因采動影響而超前于采場冒落，安全出口被冒落的礦石封堵，無法繼續(xù)上采。

(2) 礦石損失、貧化較大。礦石損失一方面是由于1-2#礦體上盤支脈較多，有些支脈品位高但規(guī)模小，在上下中段探礦時未被發(fā)現(xiàn)，采準(zhǔn)工程布置時無法將主脈與支脈統(tǒng)籌考慮。主脈回采后，由于支脈距主脈采空區(qū)太近而無法回收；另一方面是由于1-2#礦體的形態(tài)變化較大，在礦體形態(tài)發(fā)生變化的部位礦石品位都比較高，受底部出礦結(jié)構(gòu)的限制，高品位厚大礦體很難全部回收，造成資源的浪費(fèi)。礦石貧化主要是由于上下盤圍巖較破碎，礦房回采到一定高度后，出礦平場過程中上下盤圍巖大量脫落，混入礦石中，造成貧化。

(3) 礦房的回采周期較長，采礦效率不高。由于礦巖穩(wěn)固性較差，淺孔留礦法上采過程中，上采高度越高，頂幫冒落現(xiàn)象越普遍，礦房及安全出口的維護(hù)難度越大。一旦被塌落的礦石堵塞，作業(yè)人員無法進(jìn)入采場，底部出礦平場效果不佳，連續(xù)幾天甚至十幾天無法正常作業(yè)，有時甚至造成采場報廢。

1.2 斜坡道輔助采準(zhǔn)的小分段淺孔留礦法

由于1-2#礦體形態(tài)變化復(fù)雜，上盤支脈較多，有些支脈為規(guī)模較小的盲礦體，賦存規(guī)律難以把握。常規(guī)采礦方法在階段水平布置采準(zhǔn)工程，自下而上回采，當(dāng)主要礦體在縱向上出現(xiàn)變化時，底部采準(zhǔn)工程難以滿足礦體回采的要求，容易造成資源浪費(fèi)或不安全因素的增加。因此，結(jié)合近幾年的探礦和采礦經(jīng)驗，四兒溝門金礦充分意識到，采礦方法的確定，應(yīng)將探礦與采準(zhǔn)充分結(jié)合，在采準(zhǔn)工程的施工過程中，進(jìn)一步摸清礦體的賦存情況，然后根據(jù)礦體變化情況靈活調(diào)節(jié)采準(zhǔn)布置方式，盡最大可能將高品位礦石回收。

斜坡道輔助采準(zhǔn)小分段淺孔留礦法是中寶公司充分結(jié)合1-2#礦體的賦存特點，以探采結(jié)合的工作思路為指導(dǎo)，綜合考慮作業(yè)安全性，經(jīng)濟(jì)效益，勞動生產(chǎn)率，資源回采率以及采礦方法的可操作性等因素，將盤區(qū)斜坡道與淺孔留礦法相結(jié)合的新型采礦方法。本方法利用斜坡道在垂向上將礦房分為若干個分段，在每個分段內(nèi)，沿礦體施工分段沿脈巷道，以進(jìn)一步摸清礦體賦存情況，并為后期的采準(zhǔn)工作做準(zhǔn)備。斜坡道及分段沿脈巷即是生產(chǎn)探礦工程，又兼做后期的采準(zhǔn)工程。本方法首先在1710中段0506礦段進(jìn)行工業(yè)試驗。

四兒溝門金礦1-2#脈0506礦段位于1710 m水平5～6線，標(biāo)高在1710～1750 m之間，礦體走向長度120 m，高度40 m，傾角80°，平均厚度4.25 m，平均品位3.12 g/t。根據(jù)本礦段礦體形態(tài)變化大，上盤支脈較多，礦化分布不均的特點，設(shè)計在1750 m中段礦體下盤施工下向斜坡道，斜坡道規(guī)格2.4 m×2.6 m，坡度-17.63‰。斜坡道施工至1743，1736，1729，1722 m標(biāo)高時，分別垂直于礦體施工分段聯(lián)絡(luò)巷，分段聯(lián)絡(luò)巷施工至礦體后，沿礦體施工沿脈巷，進(jìn)一步摸清礦體在各分段標(biāo)高的賦存情況。4條分段巷將礦體在垂向上分為4個分段，上部3個分段高度均為7 m，第四分段高度為10 m。每個分段沿脈巷施工到位后，根據(jù)揭露的礦體情況重新圈定礦體邊界，靈活布置采準(zhǔn)工程(見圖1)。

圖1 斜坡道輔助采準(zhǔn)布置

2 小分段淺孔留礦法現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 不同賦存條件礦體采準(zhǔn)與回采

2.1.1 產(chǎn)狀相對穩(wěn)定的礦體

根據(jù)分段沿脈巷對礦體的揭露情況，0506礦段3～5線范圍內(nèi)的礦體在走向和傾向上變化均不大。因此，將此范圍內(nèi)的礦體劃分為0305礦房，礦房走向長度20 m，垂高40 m，頂部留設(shè)7 m頂柱，在兩翼分別留設(shè)5 m間柱。在礦房底部1710 m水平礦體上盤布置平底式出礦穿，出礦穿規(guī)格2.2 m×2.4 m，間距6.2 m，長度10 m左右。出礦穿施工到位后沿礦體施工切割巷，在切割巷內(nèi)布置聯(lián)絡(luò)井與上部分段沿脈巷貫通，作為礦房的安全出口。本礦房的聯(lián)絡(luò)井分別布置在3線和5線，規(guī)格1.5 m×1.5 m，間距20 m(見圖2)。

礦房回采時，利用水平炮孔從兩側(cè)聯(lián)絡(luò)井向中央前進(jìn)式回采，待回采高度距上部分段巷底板2.5 m左右時，一次性將礦房與分段巷貫通，進(jìn)入下一分段回采。礦房的平場和大量放礦工作與普通淺孔留礦法基本相同，不同的是，礦房的安全出口是通過斜坡道→分段聯(lián)絡(luò)巷→分段沿脈巷→礦房。

圖2 0305礦房布置

2.1.2 傾角和厚度發(fā)生較大變化的礦體

如果礦體形態(tài)變化較大，品位分布不均，則可根據(jù)礦體的變化情況在分段巷內(nèi)布置輔助采準(zhǔn)工程，進(jìn)行局部的采礦和出礦作業(yè)，對局部的高品位、厚大礦體進(jìn)行回收。以本礦段0206礦房為例，本礦房位于1710中段2～6線，礦房長度40 m，高度40 m。在傾向上，礦體在1743 m標(biāo)高傾角突然變小，厚度變大(如圖3所示)，如果采用常規(guī)方法在1710 m水平布置出礦穿，則礦房上采至1743 m水平后，只能將靠近下盤2 m范圍內(nèi)的礦石采出，上盤膨大部分的高品位礦石回采難度較大，后期底部出礦也難以出凈。

為確保高品位礦石的回收率，中寶公司充分利用已有工程，將1743 m水平以上的礦體分作兩步進(jìn)行回采，第一步利用1710中段底部出礦結(jié)構(gòu)，將靠近下盤的2 m左右礦體沿原礦房上采。第一步回采結(jié)束后，暫時不進(jìn)行大量放礦，如圖3所示，在一分段巷內(nèi)垂直于礦體每隔10 m左右布置一條出礦進(jìn)路，進(jìn)路施工到位后，從前往后對礦體的膨大部分進(jìn)行二步擴(kuò)采，利用鏟運(yùn)機(jī)在一分段巷內(nèi)出礦，通過分段溜井轉(zhuǎn)運(yùn)到下部中段，達(dá)到回收高品位礦石的目的。

圖3 0206礦房一分段分步回采

2.1.3 支脈盲礦體

對于支脈礦體，可以充分利用分段巷縮小其控制網(wǎng)度，防止支脈礦體“漏網(wǎng)”。 同時，進(jìn)一步掌握礦體在縱向上的變化情況，將礦體的底部采準(zhǔn)工程布置在合理的標(biāo)高，避免采切工程的標(biāo)高布置不合理，出現(xiàn)“上懸下吊”現(xiàn)象(如圖4所示)，在一分段沿脈巷道施工過程中，發(fā)現(xiàn)主脈上盤支1礦體的東翼賦存標(biāo)高在一分段水平以上，在1710 m水平無法回采這部分礦體。

根據(jù)情況，技術(shù)人員在一分段內(nèi)布置沿脈巷，探得礦體長度10 m左右，厚度2.5～3 m。根據(jù)礦體情況，在一分段巷內(nèi)布置出礦穿，采取水平孔壓采的方式，利用鏟運(yùn)機(jī)在一分段進(jìn)行出礦，成功回收高品位礦石超過500 t。

圖4 支脈盲礦體回采

2.2 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)成果

斜坡道輔助采準(zhǔn)小分段淺孔留礦法利用采準(zhǔn)斜坡道及分段巷進(jìn)一步探明礦體的賦存狀況，然后根據(jù)礦體變化情況，結(jié)合已有的斜坡道及分段巷等工程，靈活布置采準(zhǔn)工程，不僅加強(qiáng)了復(fù)雜礦體的勘探網(wǎng)度，提高了小規(guī)模盲礦體的回采率，確保了采準(zhǔn)工程布置的合理性，降低了“貧損”兩率、采礦成本等指標(biāo)(如表1所示)，而且提高了采準(zhǔn)工程作業(yè)的機(jī)械化程度和礦房的生產(chǎn)能力，回采周期進(jìn)一步縮短，回采安全性得到明顯改善。

表1 斜坡道輔助采準(zhǔn)小分段淺孔留礦法主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該試驗方法的創(chuàng)新應(yīng)用，為本區(qū)域內(nèi)復(fù)雜礦體的回采提供了一種安全高效的采礦方法。

3 結(jié) 論

(1) 由于1-2#礦體形態(tài)變化復(fù)雜，上盤支脈較多，有些支脈為規(guī)模較小的盲礦體，賦存規(guī)律難以把握。常規(guī)采礦方法在階段水平布置采準(zhǔn)工程，自下而上回采，當(dāng)主要礦體在縱向上出現(xiàn)變化時，底部采準(zhǔn)工程難以滿足礦體回采的要求，容易造成資源浪費(fèi)或安全隱患。斜坡道輔助采準(zhǔn)小分段淺孔留礦法是礦山根據(jù)礦體變化情況靈活調(diào)節(jié)采準(zhǔn)布置方式、盡最大可能將高品位礦石回收的一次大膽嘗試。

(2) 斜坡道輔助采準(zhǔn)小分段淺孔留礦法是中寶公司充分結(jié)合1-2#礦體的賦存特點，以探采結(jié)合的工作思路為指導(dǎo)，綜合考慮作業(yè)安全性、經(jīng)濟(jì)效益、勞動生產(chǎn)率、資源回采率以及采礦方法的可操作性等因素，將盤區(qū)斜坡道與淺孔留礦法相結(jié)合的新型采礦方法。本方法首先在1710中段0506礦段進(jìn)行工業(yè)試驗。后期，根據(jù)3種礦體賦存條件進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化和現(xiàn)場工業(yè)試驗：產(chǎn)狀相對穩(wěn)定的礦體；傾角和厚度發(fā)生較大變化的礦體；支脈盲礦體。結(jié)果顯示，該采礦方法提高了小規(guī)模盲礦體的回采利用率，確保了采準(zhǔn)工程布置的合理性，降低了“貧損”兩率和采礦成本等指標(biāo)，而且提高了采準(zhǔn)工程作業(yè)的機(jī)械化程度與礦房的生產(chǎn)能力，回采周期進(jìn)一步縮短，回采安全性得到明顯改善。

總體來說，該采礦方法的創(chuàng)新應(yīng)用為本區(qū)域內(nèi)破碎難采礦體的回采提供了一種安全高效的采礦方法，也值得在同類型礦山推廣應(yīng)用。