劉少武，張 寶，李永輝，張 帆，李向東

(1.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司， 甘肅 天水市 741000；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

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分段留礦崩落法在破碎礦脈群開(kāi)采中的應(yīng)用

劉少武1，張 寶2，李永輝2，張 帆1，李向東2

(1.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司， 甘肅 天水市 741000；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012)

根據(jù)大店溝金礦1885 m中段8～10.5線(xiàn)1#、3#破碎礦脈群開(kāi)采技術(shù)條件，結(jié)合該區(qū)段大型無(wú)軌設(shè)備難以到達(dá)開(kāi)采水平的開(kāi)拓局限性，共設(shè)計(jì)七套采礦方法方案，經(jīng)對(duì)比分析，確定了無(wú)底柱分段留礦崩落法作為該破碎礦脈群的采礦方法，其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果好，對(duì)同類(lèi)破碎礦脈聯(lián)合開(kāi)采有借鑒意義。

破碎礦脈群；分段留礦崩落法；損失率；貧化率

0 引 言

大店溝金礦礦體一般產(chǎn)于韌性剪切蝕變帶中部，巖性為絹云綠泥石英片巖，礦巖界限不清，為漸變關(guān)系。采用平硐+盲斜井聯(lián)合方式開(kāi)拓。1804 m以上中段為平硐開(kāi)拓，1804 m以下中段為平硐+盲斜井開(kāi)拓。

1885 m中段勘探線(xiàn)8～10.5線(xiàn)之間1#、3#礦體產(chǎn)于褪色韌性剪切帶中，圍巖及礦石氧化程度高。在10.5線(xiàn)有一條南北向主構(gòu)造帶，其產(chǎn)狀為259°∠40°，對(duì)礦體影響大，且其附近伴有幾條次生構(gòu)造，對(duì)礦體影響較小，但對(duì)圍巖破壞程度較大，巖石分化嚴(yán)重，非常破碎。

礦體走向?yàn)闁|西走向，傾向北，礦體傾角一般在70°～82°之間。其中礦體高度為西高東低，最高標(biāo)高為1935 m，最低標(biāo)高為1885 m。在1893 m標(biāo)高處礦體呈帶狀發(fā)育，在1900 m處由于礦體合二為一呈板狀發(fā)育。

該塊段巖層產(chǎn)狀為317°∠76°，礦石類(lèi)型主要為蝕變巖型與石英脈型金礦礦石，生產(chǎn)勘探獲122b級(jí)礦量55722 t，金屬量176.52 kg，品位為3.17 g/t，礦石品位貧富差異大。礦體及上下盤(pán)圍巖層理發(fā)育，較破碎。巖石硬度f(wàn)=10～12，體重2.81 t/m3，松散系數(shù)1.52。該塊段水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地表允許陷落。

1 破碎礦脈群聯(lián)合開(kāi)采方案研究

1.1 破碎礦脈群開(kāi)采難題

目前，大店溝金礦采用淺孔留礦法進(jìn)行開(kāi)采，沒(méi)有充填系統(tǒng)。采用該采礦方法開(kāi)采1885 m中段勘探線(xiàn)8～10.5線(xiàn)之間1#、3#礦體，面臨較為嚴(yán)峻的問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)。

(1) 該礦段的1#、3#礦體靠近近地表，自1885 m水平至地表，最近處僅45 m。從人行通風(fēng)天井來(lái)看，到1907 m標(biāo)高時(shí)已經(jīng)出現(xiàn)黃土，礦巖風(fēng)化、氧化嚴(yán)重、破碎，天井無(wú)法繼續(xù)上掘施工。

(2) 緊貼礦體上盤(pán)存在一條斷層破碎帶，探礦穿施工到該斷層位置時(shí)均發(fā)生塌方，寬度達(dá)8 m。另外，該礦段小型斷層發(fā)育，嚴(yán)重影響井巷工程施工和采場(chǎng)安全回采。

(3) 由于該中段采用平硐開(kāi)拓，只有一條簡(jiǎn)易路(寬約2.2 m)可自山下運(yùn)輸材料和設(shè)備，大型無(wú)軌出礦設(shè)備無(wú)法到達(dá)該生產(chǎn)中段。目前，僅有0.75 m3的小型柴油鏟運(yùn)機(jī)可用于出礦。

(4) 1#、3#礦體近似平行分布，中間有低品位夾石，厚度約1～3 m。其中，1#礦體厚度3～4 m，3#礦體4～6 m，屬于急傾斜中厚礦體。

(5) 根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，該礦段巖體質(zhì)量為差～很差類(lèi)型。大部分巷道均需要支護(hù)。

(6) 從臨近采場(chǎng)開(kāi)采情況來(lái)，采場(chǎng)暴露面積200 m2以?xún)?nèi)為宜。采用淺孔留礦法開(kāi)采其中一條礦脈時(shí)，另外一條將無(wú)法進(jìn)行安全開(kāi)采；若同時(shí)回采兩條礦脈，則采場(chǎng)暴露面積過(guò)大，易發(fā)生大面積冒落、坍陷，給采場(chǎng)工人生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。

(7) 井下生產(chǎn)緊張，出礦品位難以提高，直接影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和財(cái)務(wù)狀況。選廠(chǎng)需要金礦配高品位礦石以提高井下整體出礦品位，該高品位礦脈群急需進(jìn)行開(kāi)采。

1.2 破碎礦脈群聯(lián)合開(kāi)采方案對(duì)比分析

根據(jù)該礦段破碎礦脈群開(kāi)采的一些難題，國(guó)內(nèi)外該類(lèi)破碎礦床開(kāi)采技術(shù)現(xiàn)狀調(diào)查表明，除了上向水平分層充填法外，主要以分段崩落法為主，部分礦山采用靜態(tài)留礦法和低分段鑿巖階段空?qǐng)龇ㄩ_(kāi)采。結(jié)合目前1885 m中段生產(chǎn)組織管理現(xiàn)狀，針對(duì)該破碎難采高品位急傾斜中厚礦床提出了7種可行的采礦方案，并對(duì)該7種方案進(jìn)行了對(duì)比分析，其中方案一和方案二屬于空?qǐng)龇?，方案三～方案七屬于崩落法?/p>

(1) 方案一：低分段鑿巖空?qǐng)龇āＴ摲椒苡行Ю矛F(xiàn)有開(kāi)采設(shè)備，生產(chǎn)組織管理相對(duì)方便；損失貧化較低；作業(yè)人員不在采空區(qū)里作業(yè)，較安全。其缺點(diǎn)是采場(chǎng)生產(chǎn)能力較?。徊蓽?zhǔn)工程量較大，維護(hù)費(fèi)用較高；存在采空區(qū)頂板冒落風(fēng)險(xiǎn)，容易形成空氣沖擊波，危害作業(yè)人員安全。

(2) 方案二：靜態(tài)留礦法。該方法減少了放礦時(shí)上下盤(pán)冒落，損失貧化低；回采工藝改變不大，生產(chǎn)組織管理簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是采場(chǎng)初期生產(chǎn)能力?。徊蓽?zhǔn)工程量大，巷道維護(hù)費(fèi)用高；作業(yè)人員在空?qǐng)霏h(huán)境下作業(yè)，安全性低；電耙出礦，對(duì)礦體連續(xù)性要求高。

(3) 方案三：低分段崩落法。該方法工人在巷道里鑿巖出礦，安全可靠；在覆蓋巖下作業(yè)，能有效預(yù)防采空區(qū)頂板冒落造成的空氣沖擊波危害；能較有效利用現(xiàn)有的微型鏟運(yùn)設(shè)備出礦。其缺點(diǎn)是采準(zhǔn)切割工程量較大；開(kāi)采幅度大，低分段回采兩幫礦石損失較大；采場(chǎng)生產(chǎn)能力低。

(4) 方案四：無(wú)底柱分段崩落法(沿走向)。該方法工人在巷道里鑿巖出礦，安全可靠；多分段出礦，對(duì)中深孔爆破質(zhì)量要求較低；放礦要求較低，生產(chǎn)組織管理方便，安全可靠。其缺點(diǎn)是采場(chǎng)生產(chǎn)能力較大；采準(zhǔn)工程量較大；采場(chǎng)兩幫損失較大。

(5) 方案五：無(wú)底柱分段崩落法(垂直走向)。該方法多進(jìn)路回采，開(kāi)采強(qiáng)度大；可部分剔除夾石，礦石損失貧化率低；呈菱形布置出礦巷，回收率高，采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)放礦指標(biāo)影響降低。其缺點(diǎn)是采準(zhǔn)切割工程量大；采準(zhǔn)工程維護(hù)費(fèi)用大；采準(zhǔn)時(shí)間長(zhǎng)。

(6) 方案六：高端壁無(wú)底柱分段崩落法。該方法開(kāi)采強(qiáng)度高，生產(chǎn)能力大；采準(zhǔn)切割工程量少，巷道維護(hù)費(fèi)用低；爆堆通風(fēng)良好，改善上分段作業(yè)環(huán)境；采準(zhǔn)時(shí)間短。其缺點(diǎn)是對(duì)爆破質(zhì)量要求很高，爆破事故處理困難；生產(chǎn)靈活性差，端壁崩落礦石層高，但鏟取深度未能相應(yīng)加大；對(duì)放礦要求嚴(yán)格，采場(chǎng)兩幫和端部損失很大；放出礦石層高度大，對(duì)放礦管理要求嚴(yán)格。

(7) 方案七：分段留礦崩落法。該方法對(duì)礦體適應(yīng)性較好；損失貧化低；集中放礦時(shí)，可多個(gè)放礦點(diǎn)作業(yè)，生產(chǎn)能力大；放礦管理及生產(chǎn)組織要求相對(duì)較低，安全可靠。其缺點(diǎn)是采準(zhǔn)切割工程量較大；采準(zhǔn)工程維護(hù)費(fèi)用較大；采準(zhǔn)時(shí)間較長(zhǎng)。

以上7種方法中空?qǐng)龇ǚ桨?方案一和方案二)由于需要人員在空?qǐng)鱿逻M(jìn)行采礦作業(yè)，安全性差；崩落法方案由于采出礦作業(yè)人員均在巷道，安全有保障。7種方法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 采礦方法方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

從表1可以看出，在采場(chǎng)生產(chǎn)能力、損失貧化、千噸采切比等幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上，方案七——分段留礦崩落法最優(yōu)。因此，推薦該方案為破碎礦脈群聯(lián)合開(kāi)采方案。

2 分段留礦崩落法的應(yīng)用

2.1 分段留礦崩落法回采方案

2.1.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)與采準(zhǔn)切割

采場(chǎng)沿礦體走向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)度60 m，中段高度45 m，分段高度15 m，共3個(gè)回采分段，分別為1869 m分段、1885 m分段、1900 m分段(見(jiàn)圖1)。在1869 m分段水平沿1#礦體掘進(jìn)鑿巖巷，然后在該分段下盤(pán)主巷施工出礦進(jìn)路，與鑿巖巷貫通。在1885 m分段水平利用已有巖脈巷作為本分段的鑿巖巷，然后在該分段下盤(pán)主巷施工出礦進(jìn)路，并與該沿脈巷。在1900 m分段水平通過(guò)下盤(pán)脈外采準(zhǔn)斜坡道到達(dá)，然后在該分段施工鑿巖巷。每個(gè)分段切割工作自端部開(kāi)始，1900 m分段切割槽布置在8線(xiàn)，1885 m分段和1900 m分段切割槽布置在10線(xiàn)，具體位置依據(jù)探礦情況而定。

2.1.2 采場(chǎng)回采工藝

回采工藝包括中深孔鉆機(jī)鑿巖爆破、小型鏟運(yùn)機(jī)出礦等。采用中深孔鑿巖采用YGZ-90型鑿巖機(jī)進(jìn)行中深孔施工，孔徑一般在60 mm，在鑿巖巷鉆鑿上向扇形中深孔，中深孔排距一般在1.4～1.6 m，孔底距2.4～2.6 m左右。炸藥為散裝硝銨炸藥，采用BQF100裝藥器裝藥。微差間隔起爆，間隔時(shí)間25～38 ms，起爆采用非電導(dǎo)爆管。

圖1 分段留礦崩落法

采場(chǎng)切割：在切割橫巷布置平行中深孔，以切割天井為自由面進(jìn)行端部拉槽；在中深孔難以實(shí)現(xiàn)地方，采用潛孔方式拉槽，該方式拉槽要確保兩個(gè)安全出口。

鑿巖爆破：在鑿巖平巷鉆鑿上向扇形中深孔，以切割槽為自由面進(jìn)行爆破，首次爆破可以爆破5～6排，然后以爆堆為自由面進(jìn)行擠壓爆破，每次爆破2～3排，礦體的直接頂板隨著采場(chǎng)的暴露面積的增大，自由崩落下來(lái)。

采場(chǎng)出礦：出礦水平有1885，1900，1869 m三個(gè)水平，其中1885 m為主要集中出礦水平。原則上，1885，1900，1869 m分段的鑿巖巷僅放出一部分礦石(30%～50%)，達(dá)到松動(dòng)崩下礦石作用，大部分礦石暫時(shí)留存在采場(chǎng)，待1885，1900 m分段所有鑿巖巷爆破完畢之后，1885 m水平以上礦石自1885 m分段的出礦進(jìn)路放出；1869 m分段礦石自1869 m分段出礦進(jìn)路放出。

出礦設(shè)備采用目前井下使用的1.0 m3鏟運(yùn)機(jī)。1900 m水平礦石通過(guò)1900 m 水平溜井聯(lián)絡(luò)巷將礦石卸至10線(xiàn)溜井(原10線(xiàn)探礦天井，底部與1869 m中段貫通)；1885 m水平礦石通過(guò)8線(xiàn)溜礦井下放至1869 m水平。1869 m分段礦石及下放到1869 m水平的礦石將通過(guò)溜礦井從1804 m水平放出，并采用三輪車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至1650 m中段2#集中溜礦井，最終由電機(jī)車(chē)?yán)恋乇磉x礦廠(chǎng)。

2.1.3 采場(chǎng)通風(fēng)

無(wú)底柱分段留礦崩落法是獨(dú)頭巷道中出礦，通風(fēng)困難，采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)，在鑿巖巷中，安裝局扇和風(fēng)筒，采用壓入式通風(fēng)，以稀釋獨(dú)頭巷道中的粉塵和有害氣體，將污風(fēng)壓入鄰近回風(fēng)巷道或回風(fēng)天井。

2.2 分段留礦崩落法的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該1885 m中段8～10.5線(xiàn)分段留礦崩落法開(kāi)采采場(chǎng)的指標(biāo)為：生產(chǎn)能力：175 t/d(一臺(tái))；損失率：28.5%；貧化率：13.0%；采礦直接成本：29.1元/t。

從上述指標(biāo)來(lái)看，采場(chǎng)生產(chǎn)能力大幅提高，滿(mǎn)足了選廠(chǎng)配礦需要，提高選廠(chǎng)入選品位。損失貧化相比留礦法而言，優(yōu)勢(shì)不是很突出。但是，由于采用中深孔崩落礦石，極大地降低了采礦直接成本，降低約37%。

該方案由于作業(yè)人員不暴露在空?qǐng)霏h(huán)境，在安全作業(yè)方面有了極大地改善。從1900 m分段切割天井施工過(guò)程和1900 m分段崩落礦石的分化破碎程度來(lái)看，越靠近地表分化越嚴(yán)重，施工難度越大。據(jù)此，可以判斷該處破碎礦脈群最大暴露面積約100 m2。因此采用分段留礦崩落法開(kāi)采該破碎礦脈群開(kāi)采是安全可靠的。

3 結(jié) 論

針對(duì)大店溝金礦1885 m中段8～10.5線(xiàn)破碎礦脈群開(kāi)采遇到的技術(shù)難題，對(duì)其開(kāi)采技術(shù)條件進(jìn)行了詳細(xì)分析，考慮到現(xiàn)有淺孔留礦法開(kāi)采存在的不足，本文共設(shè)計(jì)了7套采礦方法方案，從各采礦方案的優(yōu)缺點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)入手，對(duì)比分析得出方案七——分段留礦崩落法為該破碎礦脈群聯(lián)合開(kāi)采的最佳方案。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況來(lái)看，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越，采場(chǎng)生產(chǎn)能力有大幅提高，滿(mǎn)足了選廠(chǎng)配礦需要；由于采用中深孔崩落礦石，極大地降低了采礦直接成本，降低約37%；由于作業(yè)人員不暴露在空?qǐng)霏h(huán)境，在安全作業(yè)方面有了極大地改善。此外，從1900 m分段切割天井施工過(guò)程和1900 m分段崩落礦石的分化破碎程度來(lái)看，該處破碎礦脈群最大暴露面積約100 m2，采用分段留礦崩落法開(kāi)采該破碎礦脈群開(kāi)采是安全可靠的。

[1]李向東，張 寶,等.甘肅中金黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司大店溝金礦1885中段8～10.5線(xiàn)礦體采礦方案對(duì)比優(yōu)選研究報(bào)告[R].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，2015.

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2015-11-16)

劉少武(1966-)，男，陜西安康人，高級(jí)工程師，主要從事礦產(chǎn)資源調(diào)查評(píng)價(jià)、礦山地質(zhì)資源管理及礦山生產(chǎn)技術(shù)管理。