福建連城錳礦廟前礦區(qū)4號(hào)礦段淺孔留礦法開(kāi)采礦石二次貧化的控制

馬東輝

(福建省連城錳礦,福建連城 366215)

福建連城錳礦廟前礦區(qū)4號(hào)礦體深部探明有鉛鋅錳礦石,為了充分回收資源,增加企業(yè)效益,2001年礦山開(kāi)始對(duì)4號(hào)礦體深部進(jìn)行地下開(kāi)采,由于礦體較小,采用淺孔留礦法采礦,但淺孔留礦法存在礦石二次貧化比較嚴(yán)重的問(wèn)題。分析淺孔留礦法礦石二次貧化原因,提出了相應(yīng)的控制措施,使礦石二次貧化得到了有效控制。

1 4號(hào)礦段地質(zhì)、礦體情況

1.1 礦井地層及構(gòu)造

區(qū)內(nèi)出露地層有泥盆系上統(tǒng)天瓦崠組(D3t)、泥盆系上統(tǒng)桃子坑組(D3tz)、石炭系下統(tǒng)林地組(C1l)、石炭系上統(tǒng)船山組(C3c)、第四系(Q)。

1)泥盆系上統(tǒng)天瓦崠組(D3t)：分布于本區(qū)南部,巖性為淺灰色石英砂礫巖、石英砂巖夾粉砂巖。

2)泥盆系上統(tǒng)桃子坑組(D3tz)：分布于本區(qū)南部,分為上、下2個(gè)巖性段。下段(D3tz1)：巖性為白色厚層石英礫巖、石英砂(礫)巖,夾紫紅色粉砂巖、泥巖；上段(D3tz2)：巖性為灰白色中細(xì)粒石英砂巖、紫紅色粉砂巖夾石英礫巖。該組地層在區(qū)內(nèi)呈北北西向展布 ,傾向西 ,傾角 20(°)～37(°),地層總厚度大于300 m,與下伏地層呈整合接觸。

3)石炭系下統(tǒng)林地組(C1l)：分為2個(gè)巖性段,本區(qū)出露僅下段,巖性為白色石英礫巖,石英砂巖夾紫紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。地層總體呈北北東—北北西向展布 ,傾向北西西 ,傾角 10(°)～36(°)。該層地層總體厚度大于200 m,與下伏地層呈假整合接觸。

4)石炭系上統(tǒng)船山組(C3c)：區(qū)內(nèi)僅面部出現(xiàn),巖性為灰白、淺白色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r。為本區(qū)主要的賦礦層位。

5)四系(Q)：為坡積、沖洪積層,由未成巖粘土、砂及礫(卵)石組成。

1.2 礦體賦存狀況

廟前礦區(qū)4號(hào)礦段賦存于上石炭統(tǒng)船山組地層中,呈層狀產(chǎn)出,其上、下盤(pán)巖石為石英砂巖、泥巖、角礫巖、石英巖、灰?guī)r等。在氧化帶內(nèi)、巖石較松散破碎,氧化帶以下為原生帶,巖石致密堅(jiān)硬。圍巖蝕變較強(qiáng),主要硅化及碳酸鹽化。礦體中夾石不多,其夾石主要是碎屑巖類及少量角礫狀灰?guī)r。

礦體分布于北東向構(gòu)造破碎帶中,受構(gòu)造控制明顯。礦體走向長(zhǎng)25～30 m,視厚度平均24.72 m,傾向延深長(zhǎng)大于250 m,礦體向SE傾伏,傾伏角50(°),呈圓筒狀。礦體上、下盤(pán)巖石為石英砂巖、泥巖、角礫巖、石英巖、灰?guī)r等。礦體品位：鉛3.98％、鋅6.10％、錳32.30％。礦體本身及底板巖石致密堅(jiān)硬,穩(wěn)固性能好,頂板圍巖有1層氧化帶巖層,比較破碎。

2 存在的問(wèn)題和采取的措施

2.1 采礦方法存在的問(wèn)題[1]

根據(jù)上述礦巖的物理性質(zhì)、礦體的品位、賦存特點(diǎn)及本礦小型礦山的淺孔鑿巖裝備水平,礦山選用生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、管理方便、采礦成本低的淺孔留礦法回采,普通漏斗自重出礦。應(yīng)用淺孔留礦法回采,由于其特殊的開(kāi)采地質(zhì)條件和回采工藝過(guò)程,存在礦石二次貧化的問(wèn)題,尤其是圍巖不夠穩(wěn)固的礦房,二次貧化更為嚴(yán)重。據(jù)4號(hào)礦體零星鉛鋅礦應(yīng)用淺孔留礦法開(kāi)采的幾年資料統(tǒng)計(jì),采場(chǎng)的礦石二次貧化平均在10％左右,部分采場(chǎng)達(dá)15％,甚至更高,其中325中段采場(chǎng)出礦后期因大量圍巖混入,出礦品位急劇下降,且當(dāng)時(shí)礦石的經(jīng)濟(jì)價(jià)值又不是很高,最后被逼停止出礦,至使該中段礦石有800多t礦石由于貧化而損失。因此,礦石的二次貧化不但降低了礦石的質(zhì)量,造成資源的損失,同時(shí),圍巖的大量崩落也給礦柱的回采和地壓管理增加了難度。所以,研究和控制礦石二次貧化,是綜合回收利用資源的有效保證。

2.2 影響留礦法礦石二次貧化的原因[2]

長(zhǎng)期以來(lái),人們普遍認(rèn)為采用淺孔留礦法回采礦石采場(chǎng)內(nèi)暫留的礦石對(duì)兩壁圍巖起支撐作用,可以防止回采過(guò)程中兩壁圍巖的崩落,因而把它作為地壓管理的一種手段。但是,大量的生產(chǎn)實(shí)踐證明情況并非如此。由于回采過(guò)程中周期性的局部放礦,礦石頻繁移動(dòng),特別是上盤(pán)圍巖,由于礦石的流動(dòng)性更大,圍巖和礦石之間經(jīng)常處于時(shí)緊時(shí)松的分離狀態(tài),加上因礦石的移動(dòng)而施加給圍巖的下向摩擦力,加速了上盤(pán)圍巖崩落的可能及速度。圍巖崩落并非在采場(chǎng)空?qǐng)龊蟛砰_(kāi)始,而是伴隨著整個(gè)回采及出礦過(guò)程。可見(jiàn)圍巖的崩落,是淺孔留礦法礦石二次貧化的最主要原因。礦石二次貧化的另一個(gè)原因就是高品位的礦石流失。一些礦體傾角較緩的采場(chǎng),單靠礦石自溜很難把礦石全部放出來(lái),相當(dāng)一部份礦石堆積于下盤(pán)圍巖上。對(duì)某些采場(chǎng)因礦體形態(tài)變化較大而形成的臺(tái)階狀下盤(pán),存留礦石更嚴(yán)重。一些采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)布置不盡合理或施工中沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求,也會(huì)造成礦石損失。而且這部分殘留礦石的品位都比較高。曾對(duì)幾個(gè)采場(chǎng)的殘礦進(jìn)行取樣化驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這些殘礦的品位都比原采場(chǎng)礦石品位高3％～4％,假如這些殘礦損失率為5％,則因這些殘礦的損失而造成的二次貧化達(dá)11％～15％,可見(jiàn)其影響程度。

2.3 留礦法礦石二次貧化的控制

針對(duì)礦石二次貧化產(chǎn)生的主要原因,我們主要采取了以下幾種方法來(lái)降低礦石的二次貧化：

1)優(yōu)化爆破參數(shù),減輕圍巖的破壞。連城錳礦在應(yīng)用淺孔留礦法回采中,經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐探索,逐步形成了毫秒差導(dǎo)爆管微差控制爆破技術(shù),通過(guò)調(diào)整炮孔的起爆順序及裝藥量大小,降低了爆破時(shí)對(duì)兩壁的震動(dòng),有效地保持了圍巖的整體性,減少礦石二次貧化；另一方面,在爆破作業(yè)時(shí),在靠近臨界貧礦的地方,把鉆孔往礦體內(nèi)移動(dòng),不回采臨界貧礦,這樣,圍巖再次崩落時(shí),混入的就是貧礦,而不是巖石,這樣也降低了礦石的二次貧化率。

2)錨桿加固圍巖。對(duì)上盤(pán)圍巖用錨稈進(jìn)行加固,以保持其整體性和穩(wěn)定性,在一些比較破碎的地段加鋼絲護(hù)網(wǎng)甚至水泥噴漿。其主要做法是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察到的危巖情況,用錨桿進(jìn)行加固,錨稈長(zhǎng)度要求穿透危巖進(jìn)入基巖30～40 cm,錨桿的密度視危巖的情況而定,一般采用1.0 m×(1.0～1.5)m的網(wǎng)度。

3)回采其間固定漏斗出礦。淺孔留礦法預(yù)留礦堆不能作為支撐圍巖的一種手段,關(guān)鍵的因素就是回采過(guò)程中周期性的頻繁放礦,圍巖處于反復(fù)的摩擦及無(wú)支撐狀態(tài),加速了固巖的崩落。如果有一種能減少礦石移動(dòng)的頻率及次數(shù)的辦法,即可達(dá)到用預(yù)留礦堆來(lái)支撐圍巖的目的。在總結(jié)幾年實(shí)踐、經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,采用在采場(chǎng)回采過(guò)程中固定漏斗出礦的辦法。該辦法的要點(diǎn)是選定一個(gè)處于圍巖相對(duì)穩(wěn)定及位置適中的漏斗作為上采過(guò)程中的固定出礦漏斗,其余漏斗則閑置不動(dòng),待回采結(jié)束后大量出礦時(shí)使用。由于該辦法使采場(chǎng)在回采過(guò)程中大部分礦石處于穩(wěn)定狀態(tài),它的作用可類似于干式充填法中的充填料的作用一樣,對(duì)圍巖起支撐作用,防止圍巖早期混入,待回采結(jié)束后再通過(guò)各漏斗的快速平衡出礦,從而降低礦石的二次貧化。

3 結(jié)語(yǔ)

廟前礦區(qū)4號(hào)礦體自2001年采用淺孔留礦法開(kāi)采以來(lái),礦石的二次貧化率一直在10％～13％,2003年325中段采場(chǎng)還因?yàn)榇罅繃鷰r的混入,使原礦品位低于臨界品位而被迫停止開(kāi)采。2006年后,由于采用了上述方法對(duì)礦石二次貧化進(jìn)行控制,礦石的二次貧化率降到了5％以下,企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益得到了提高。

[1]解世俊.金屬礦床地下開(kāi)采[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1995.

[2]蒙宏祥.留礦法礦石二次貧化的原因及控制[J].南方鋼鐵,1994,6：10-11.