何建華

（廣東金鼎黃金有限公司，廣東 高要 526127）

前言

廣東高要河臺(tái)金礦開(kāi)采含金蝕變糜棱巖礦床,急傾斜礦體厚度在1.5～5.0m左右，局部緩傾斜礦體，礦巖中等穩(wěn)固，1989年建礦，現(xiàn)已有20多年的開(kāi)采歷史。采選綜合能力由250t/d擴(kuò)大到750t/d，年產(chǎn)黃金1000kg。過(guò)去屬于淺部中段開(kāi)采,以淺孔留礦采礦法為主。近年來(lái),井下已轉(zhuǎn)入中深部中段開(kāi)采,仍采用淺孔留礦采礦法將無(wú)法解決深部開(kāi)采帶來(lái)的諸多技術(shù)問(wèn)題和安全問(wèn)題。根據(jù)國(guó)內(nèi)巖金礦山開(kāi)采的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與礦山實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)先進(jìn)礦山經(jīng)驗(yàn),不斷優(yōu)化、更新采礦方法,采用類(lèi)框架結(jié)構(gòu)與干式充填采礦法相結(jié)合的開(kāi)采形式,通過(guò)不斷的研究、探索和試驗(yàn)，獲得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

1 地質(zhì)概況

河臺(tái)金礦高村礦床礦脈以11#脈為主，賦存于280～-600m標(biāo)高，礦石和圍巖均為各種蝕變糜棱巖和硅化千糜巖；含金礦石為硅化糜棱巖；上盤(pán)圍巖節(jié)理較發(fā)育破碎，下盤(pán)圍巖塊狀構(gòu)造，中等穩(wěn)固，礦體后期斷裂破壞明顯。個(gè)別地段因斷裂節(jié)理發(fā)育，成礦后構(gòu)造破壞及下盤(pán)存在一條破碎帶，故局部為不穩(wěn)固。礦床涌水量小，水文地質(zhì)為簡(jiǎn)單類(lèi)型。

2 采礦方法

2.1 采礦方法選擇

高村礦床11#脈局部礦石品位較高，礦體較緩，為減小礦石損失，又考慮到上盤(pán)圍巖破碎松軟，故選擇干式充填采礦法開(kāi)采。充填料來(lái)自井下各中段開(kāi)拓廢石，從而達(dá)到廢石不出坑，既節(jié)省廢石提升費(fèi)用，又解決了深部開(kāi)采地壓?jiǎn)栴}。根據(jù)開(kāi)采的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與本礦礦山實(shí)際情況，同時(shí)采用類(lèi)框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)，效果更加理想和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.2 礦塊構(gòu)成要素及采準(zhǔn)工程布置

干式充填采礦法采場(chǎng)一般沿礦體走向布置，采場(chǎng)高度即作業(yè)中段高度，采場(chǎng)寬度即礦體水平厚度，采場(chǎng)沿礦體走向長(zhǎng)度原來(lái)以40m布置，由于施工及操作困難，回采周期較長(zhǎng)，效率較低，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和改進(jìn)，長(zhǎng)度調(diào)整到30m左右較合適，便于操作而且效率較高，回采周期也縮短了，可加快相鄰礦塊的回采。采場(chǎng)一般以中段平巷沿脈布置；利用中央或采場(chǎng)一端探礦天井 (天井沿礦脈下盤(pán)施工)作為充填井；另一端布置人行天井并施工好聯(lián)絡(luò)道。兩端砌墻，如一端已無(wú)礦或礦體尖滅可不砌墻，該墻作為礦柱便于相鄰礦塊回采，達(dá)到充分回收資源的目的。在混凝土隔墻與礦石壁留1.5～2.5m空間作為出礦溜井，解決了以往利用鋼溜井出礦經(jīng)常堵塞和容易破壞的問(wèn)題。

2.3 人工假底

廣東高要河臺(tái)金礦高村礦床上部中段由于以淺孔留礦采礦法回采礦房，中深孔回收礦柱，造成上部空區(qū)相互連通，不但造成大量礦石損失貧化，而且?guī)r層移動(dòng)造成山體滑坡。2001年，高村礦床在開(kāi)采中逐步采用類(lèi)框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)，即采用鋼筋混凝土人工底柱，以及干式充填采礦法形成人工間柱把連續(xù)礦體開(kāi)采所形成的采空區(qū)，在水平方向與垂直方向相互隔離，達(dá)到控制空區(qū)地壓的作用。因此，在施工人工假底技術(shù)上要求較高。同時(shí)，近幾年來(lái)通過(guò)大力推廣應(yīng)用充填采礦法，提高充填礦房的比例，為河臺(tái)金礦近年出礦品位的提高起到了重要的作用。

高村礦床局部礦房礦石品位較高，走向較長(zhǎng)，脈寬1.5～5m，布置多個(gè)充填礦房。其中，如-140中段4650#礦房，長(zhǎng)25m，底部脈寬4.8m，上中段-90中段只1.5m左右，已施工人工假底。上下施工假底不留底柱，能充分回收資源。2011年11月已揭頂回采完畢，回采礦量9855t，采下品位8.32g/t，采下金屬量80kg。該礦房施工時(shí)沿脈上挑2.5m高，出凈礦石后，用0.4m厚鋼筋混凝土制作人工假底代替礦石底柱。人工假底見(jiàn)圖1。

圖1 人工假底斷面示意圖

2.3.1 假底構(gòu)筑參數(shù)

(1)假底承受的均布荷載(假底單位長(zhǎng)度l=1m)。

式中：

G均-單位長(zhǎng)度假底承受的均布荷載(kN/m)；

G總-單位長(zhǎng)度假底承受的采場(chǎng)廢石總壓力(N)；

b-采場(chǎng)寬度，也是假底寬度，1.5m。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入 (1)式，得：G均=497kN/m。

(2)假底屬于超靜定簡(jiǎn)支板，最大彎矩在中間(指在采場(chǎng)寬度中間)。

式中：M- 假底最大彎矩(kN·m)。

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入(2)式，得：M=139kN·m。

(3)混凝土及配筋截面積。選取抗壓強(qiáng)度20N/mm2的混凝土，配筋截面積由受彎構(gòu)件鋼筋混凝土強(qiáng)度計(jì)算公式求之。

式中：Rw-混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度，14MPa；

l-假底單位長(zhǎng)度，取l=1m為計(jì)算單元；

x-混凝土受壓區(qū)計(jì)算高度(m)；

Rg-鋼筋屈服強(qiáng)度，340MPa；

A主-主筋截面積(cm2)；

k-混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，取1.40；

h0-假底截面有效高度(m)；

h-假底截面高度(m)；

s-縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)到截面近邊的距離(m)。

把已知數(shù)據(jù)代入(3)、(4)、(5)，解聯(lián)立方程得：

A主 =24.50cm2。

2.3.2 配筋及材耗

(1)配筋。主筋選用3φ18@330，(A主=24.53>24.5cm2滿足要求)；縱筋選用4φ10@330，(縱筋截面4.52cm2>15%A主 =3.68cm2滿足要求)。為增加鋼筋砼的抗壓強(qiáng)度，每隔5m布置一條倒梁（梁主筋選用φ22螺紋鋼，副主筋選用φ18普通鋼筋，箍筋φ6@330，并用拉筋加固）

錨桿布置按鋼筋網(wǎng)規(guī)格每米3根，長(zhǎng)度2.3m，外露0.3m，每根錨桿外露部分與鋼筋網(wǎng)主筋進(jìn)行焊接，焊接長(zhǎng)度不小于0.25m。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)度330mm×330mm。

(2)假底制作材料及成本。錨桿6根，每根2.3m，φ22螺紋鋼，總長(zhǎng)13.8m；主筋φ18圓鋼3根，每根1.5m，間距330mm，共需圓鋼4.5m；縱筋φ10圓鋼4根，每根1m，間距330mm，共需圓鋼4m；混凝土厚400mm，鋼筋埋入混凝土底部邊緣，距底邊10cm，混凝土耗量0.6m3/m。經(jīng)綜合計(jì)算，假底成本480元/m。

2.4 回采及充填工藝

礦塊根據(jù)礦體走向及周邊礦體情況劃分好各礦房，采用干式充填采礦法采礦，在假底施工完后，平壓上挑1.5～2m，出干凈礦石后，利用充填井充填廢石，控制采場(chǎng)高度1.8～2m，然后在人行井采場(chǎng)一端砌混凝土隔墻，墻與礦石壁留1.5～2.5m空間作為出礦溜井，人行井聯(lián)絡(luò)道處安裝電耙扒礦至溜井口下部可安裝振動(dòng)放礦機(jī)出礦或直接用裝巖機(jī)出礦。

干式充填采礦法采礦，有兩采一充也有一采一充，采用YT27型鑿巖機(jī)平壓鑿巖,前者采高3～4m，當(dāng)采場(chǎng)圍巖較差時(shí)可采用一采一充，采高1.5～2m，炮孔按1.0m×0.8m交錯(cuò)布置。落礦前在平整好的采場(chǎng)內(nèi)鋪設(shè)一層150mm厚的沙漿膠面，便于分清礦石與廢石。采用15kw或30kw的電耙出礦及充填廢石平場(chǎng)。隨著回采的進(jìn)行，充填天井隨上采后逐漸消失。以往采礦出礦和充填一整個(gè)采礦工藝循環(huán)需2個(gè)多月才能完成一分層回采，現(xiàn)在通過(guò)抓好各項(xiàng)工藝和工人的勞動(dòng)組織，充填采礦工藝循環(huán)只用45天左右就能完成一分層的回采，大大提高了回采效率。

充填料來(lái)源主要利用開(kāi)拓工程廢石，廢石由其他中段提到上中段平巷倒入充填井，或本中段廢石倒入充填井，溜至采場(chǎng)。采場(chǎng)回采及充填工藝順序?yàn)殍弾r爆破-通風(fēng)-出礦-充填-平場(chǎng)膠面-鑿巖爆破??干式充填采礦法見(jiàn)圖2。筋混凝土假底 8-崩落礦石

圖2 干式充填采礦法示意圖

2.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

河臺(tái)金礦高村礦床經(jīng)過(guò)近2年來(lái)的實(shí)踐，整個(gè)礦體采出礦石量為40410t，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定及計(jì)算的統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)可看出，所獲得的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

3 應(yīng)用效果

高村礦床11#脈應(yīng)用干式充填采礦法現(xiàn)已回采礦量40410t，實(shí)際消耗地質(zhì)儲(chǔ)量38123t，采礦技術(shù)指標(biāo)及綜合效益優(yōu)于淺孔留礦采礦法開(kāi)采，對(duì)淺孔留礦采礦法與干式充填采礦法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益比較見(jiàn)表2。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于深部地壓活躍，顯現(xiàn)嚴(yán)重的礦體開(kāi)采應(yīng)用干式充填采礦法，結(jié)合類(lèi)框架結(jié)構(gòu)采空區(qū)處理技術(shù)，解決了淺孔留礦采礦法無(wú)法解決的技術(shù)和安全問(wèn)題，能充分回收資源及提高礦石品位，同時(shí)，通過(guò)利用廢石進(jìn)行充填，降低了空區(qū)地壓的影處。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表2 干式充填采礦法與淺孔留礦采礦法經(jīng)濟(jì)效益比較

[1] 張永忠,池曉輝.干式充填采礦法在上宮金礦的應(yīng)用試驗(yàn)[J].礦冶，2005.04.

[2] 白鳳泉.干式充填采礦法在柏杖子金礦的應(yīng)用[J].有色金：礦山部分，2002.02.