李萬斌

(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題,充分利用有限的資源,礦山對底部礦柱進(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)場應(yīng)用表明,底柱回采礦量28.33萬t,實(shí)際出礦品位為3.12g/t,實(shí)現(xiàn)企業(yè)凈利潤4448萬元,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

“桃形”礦柱;底柱殘采;分段空場嗣后充填采礦法

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個礦帶。其中1～70＃脈群占全區(qū)總儲量的90%以上。該脈群單層礦體呈扁豆?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場嗣后充填采礦法[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“桃形”礦柱的安全回采,在充填采場底部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,殘留下相鄰采場的塹溝底部結(jié)構(gòu)“桃形”礦柱,礦石量約30～50萬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“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、礦柱采場采用中深孔回采落礦,塹溝底部結(jié)構(gòu)、無軌設(shè)備出礦。為了能夠安全高效的回采“桃形”礦柱,礦山對殘礦體做了大量工作,具體為:

(1)分析上、下中段及相鄰采場、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”礦柱對應(yīng)的原礦房、礦柱采場的中深孔炮孔設(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。

通過對“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“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、時間短,且無需存礦,作業(yè)人員不會暴露在采空區(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)由于底柱殘采采場回采礦體邊界是依據(jù)原礦房、礦柱采場的中深孔炮孔設(shè)計(jì)資料確定的,采場實(shí)際礦體邊界不能完全控制;

(2)采場礦石損失不易控制,因YGZ－90中深孔鉆機(jī)中心高1.2m且鉆機(jī)無法施工負(fù)角度炮孔,中心高度1.2m以下至采場底板無法施工炮孔會形成一個實(shí)體臺階,另外,礦石自然安息角會在采場兩幫形成兩個三角礦堆,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

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

(1)對于底柱殘采采場邊界不明導(dǎo)致中深孔炮孔設(shè)計(jì)不精確,從而底柱殘采采場的損失、貧化不易控制的問題,可以結(jié)合以前中深孔礦房采場施工探孔經(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個炮孔。中深孔鉆工施工時需做好充填體邊界記錄并及時上報(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YGZ－90中深孔鉆機(jī)1.2m的鉆機(jī)中心高度且無法施工負(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線底柱殘采采場回采為例簡要敘述該方案。

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

(2)回采順序:回采工作面呈階梯段布置,梯段工作面長度為4～6m,梯段高度為1.5～2.0m,在回采過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,立即檢查采場頂板和上下盤圍巖情況,及時處理浮石,平整場地。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線底柱殘采采場回采結(jié)束后,在采場上、下盤邊界施工兩條充填井,對采空區(qū)進(jìn)行全尾砂膠結(jié)充填或全尾砂充填來處理空區(qū)。

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

針對淺孔殘采底柱回采存在的缺點(diǎn),對方案進(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)整采場回采參數(shù),盡量降低采場回采的損失率。

(2)由于底柱采場上部充填體不穩(wěn)固,在回采過程中若揭露充填體面積過大則須留頂柱和間柱來控制采場的地壓,且要求回采過程中保證采空區(qū)頂板為拱形,增加采場頂板抗壓能力,以保證采場的安全穩(wěn)定。同時作業(yè)人員必須做好安全防護(hù)措施,提高安全意識,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)場應(yīng)用情況

井下底柱殘采應(yīng)用中深孔回采的采場有:1264中段19N－27～19N－12、15S－13～15S－28、15S－43采場底柱;1224中段11S－32～11S－48、13S－17～15N－17、15S－13～15S－28、19N－27～19N－12采場底柱。共計(jì)7個采場底柱,設(shè)計(jì)回采礦量18.54萬t,實(shí)際采出礦量16.99萬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有:1264中段11－13線采場底柱,1224中段15S－28～15S－43采場底柱。共計(jì)2個采場底柱,設(shè)計(jì)回采礦量13.53萬t,實(shí)際回采礦量11.34萬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t,實(shí)際回采底柱殘采礦量28.33萬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,銷售單價255.35元/g,實(shí)現(xiàn)企業(yè)凈利潤4448萬元,達(dá)到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]米繼武,王愛民.東坪金礦充填采礦法充填工藝的實(shí)踐[J].黃金,2004,25(12):26-27.

[2]張國臣.尾砂膠結(jié)充填技術(shù)在紫金東坪金礦的應(yīng)用[J].采礦技術(shù),2015,15(1):18-19.

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2017-04-28)

李萬斌(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。