新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用

摘要：中國(guó)是金屬礦產(chǎn)資源大國(guó)和礦業(yè)大國(guó)，金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，但是資源品質(zhì)以復(fù)雜伴生難選為主，是我國(guó)開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源的主要瓶頸。論文對(duì)新城金礦礦殘留礦壁回采技術(shù)進(jìn)行研究并應(yīng)用到該礦山，大大提高了礦山的回采率，延長(zhǎng)礦山開(kāi)采壽命，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，提供了部分人員的就業(yè)途徑，同時(shí)也為山東黃金集團(tuán)有多個(gè)與新城金礦相似的礦山，進(jìn)行二次資源開(kāi)采提供技術(shù)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：新城；金礦；回采；研究；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： P618.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦我國(guó)大型黃金礦山之一，位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座有著30多年發(fā)展歷史，現(xiàn)有采、選、冶綜合生產(chǎn)能力5100t/d以上，年產(chǎn)黃金10萬(wàn)余兩的大型黃金礦山。

自建礦以來(lái)，新城金礦為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展，歷經(jīng)了三次大的改擴(kuò)建工程建設(shè)，形成了目前以主斜坡道、主豎井—輔助斜坡道、主斜坡道的多種開(kāi)拓方式共存，機(jī)械化盤區(qū)充填采礦法為主要采礦方法的現(xiàn)代化礦山。

縱觀國(guó)內(nèi)外高品位殘礦開(kāi)采方法，充填采礦法因回收率高，頂板暴露面積小，安全性好而成為殘礦開(kāi)采的首選采礦方法[1，2]。充填體內(nèi)殘礦的開(kāi)采是軟破復(fù)雜環(huán)境下礦體的復(fù)采。由于殘礦周圍充填體強(qiáng)度不同、殘礦本身的留設(shè)空間位置與大小不同、殘礦在母體開(kāi)采時(shí)作用的不同，使殘礦開(kāi)采的復(fù)雜程度與技術(shù)難度不能與正規(guī)礦體的開(kāi)采相提并論。因此，其開(kāi)采方法與技術(shù)應(yīng)該圍繞在軟破介質(zhì)環(huán)境下的不規(guī)范礦體的開(kāi)采上，國(guó)內(nèi)外雖然沒(méi)有相同的開(kāi)采方法與經(jīng)驗(yàn)，但煤礦、有色、化工等行業(yè)有相關(guān)方面的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。例如盾構(gòu)法解決軟破巖層下巷道的掘進(jìn)問(wèn)題、小斷面進(jìn)路法（上向、下）用于破碎礦體的開(kāi)采、鋼纖維噴射砼用于破碎頂板的支護(hù)等[3，4]。

總之，充填體中高品位殘柱的開(kāi)采，不僅是一種采礦方法的問(wèn)題，更多地涉及到軟破介質(zhì)內(nèi)的掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)、軟破介質(zhì)的地壓管理與頂板安全技術(shù)等，是一個(gè)危險(xiǎn)隱患環(huán)境下安全開(kāi)采的系統(tǒng)工程問(wèn)題，必須對(duì)傳統(tǒng)的充填采礦方法進(jìn)行改革與技術(shù)創(chuàng)新，在安全開(kāi)采前提下，實(shí)現(xiàn)充填體內(nèi)高品位殘礦的充分回采。

2 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究

2.1新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)總體目標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)淺部中段高品位殘礦充分安全回采，回收率達(dá)到85%以上。

（2）通過(guò)軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進(jìn)相關(guān)技術(shù)研究，確保礦石、人員、材料的安全運(yùn)輸，解決采空區(qū)的充填問(wèn)題。

（3）通過(guò)軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦安全開(kāi)采相關(guān)技術(shù)研究，確保殘礦開(kāi)采安全。

（4）完成采場(chǎng)施工設(shè)計(jì)。

2.2新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究方法

為確保新城金礦充填體內(nèi)殘柱安全高效回采，首先對(duì)殘柱資源進(jìn)行調(diào)查，對(duì)礦體的空間定位及其開(kāi)采環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。采用數(shù)值模擬與理論力學(xué)模型對(duì)散體下頂?shù)讱堉_(kāi)采過(guò)程進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。建立理論力學(xué)模型，應(yīng)用修正普氏拱理論計(jì)算了進(jìn)路頂部荷載，采用數(shù)學(xué)力學(xué)解析法對(duì)不同規(guī)格的進(jìn)路在開(kāi)挖過(guò)程中的承載層進(jìn)行了內(nèi)力分析，得出了進(jìn)路開(kāi)采半寬和承載層厚度之間的擬合函數(shù)，進(jìn)而得出了不同跨度進(jìn)路頂板需預(yù)留原巖的最小安全厚度。應(yīng)用ABAQUS軟件對(duì)不同規(guī)格進(jìn)路的開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行了塑性變形和頂板應(yīng)力分析，得出了進(jìn)路的合適采高及預(yù)留原巖的安全厚度，以及不同跨度的進(jìn)路頂板冒落規(guī)模，從而得到采場(chǎng)進(jìn)路寬和高。將理論力學(xué)分析和數(shù)值模擬分析的結(jié)果應(yīng)用于新城金礦殘柱的開(kāi)采中，并對(duì)采場(chǎng)沿脈巷道進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，能確保試驗(yàn)采場(chǎng)安全生產(chǎn)。以此為依據(jù)，進(jìn)行殘礦開(kāi)采方法選擇與設(shè)計(jì)，確保高品位礦的高效低成本開(kāi)采。對(duì)軟破介質(zhì)內(nèi)采場(chǎng)的支護(hù)形式與支護(hù)方法進(jìn)行研究，保證充填體內(nèi)殘礦開(kāi)采安全高效。

2.3新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)路線

（1）殘柱資源調(diào)查與空間定位

（2）殘柱分布狀況及其開(kāi)采環(huán)境調(diào)研

（3）軟破介質(zhì)掘進(jìn)及殘礦開(kāi)采相關(guān)技術(shù)調(diào)研

（4）軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進(jìn)方法與支護(hù)方法研究

（5）殘礦開(kāi)采方法選擇與設(shè)計(jì)

（6）充填體內(nèi)采場(chǎng)回采工藝與技術(shù)研究

（7）軟破介質(zhì)內(nèi)采場(chǎng)的支護(hù)形式與支護(hù)方法研究

（8）充填體內(nèi)殘礦開(kāi)采安全技術(shù)研究

3 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)應(yīng)用效益

3.1經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目研究的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是殘礦回收率≥85%，選冶綜合回收率90%以上，預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)效益2億以上。具體計(jì)算公式如下：

該項(xiàng)目預(yù)計(jì)回采礦石量為12萬(wàn)t，平均品位10g/t，新增金金屬量1200000g。以目前國(guó)際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：1200000×85%×90%×260=23869萬(wàn)元；

新增利潤(rùn)：23868-1200000×90×10-4 =13068萬(wàn)元。

其中2014年回采礦石量為6萬(wàn)t，平均品位12g/t，新增金金屬量720000g。以目前國(guó)際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：720000×85%×90%×260=14320.8萬(wàn)元；

新增利潤(rùn)：14320.8-720000×90×10-4 =7840. 8萬(wàn)元。

2015年預(yù)計(jì)回采礦石量為6萬(wàn)t，平均品位8g/t，新增金金屬量480000g。以目前國(guó)際黃金交易價(jià)格260元/g計(jì)算：

新增銷售收入：480000×85%×90%×260=9547.2萬(wàn)元；

新增利潤(rùn)：9547.2-480000×90×10-4 =5227.2萬(wàn)元。

3.2社會(huì)效益

當(dāng)前，類似新城金礦的老礦山，均面臨資源殆盡，井下環(huán)境復(fù)雜，開(kāi)采難度大等一系列難題，殘留礦壁回采技術(shù)研究為礦山的發(fā)展開(kāi)辟一條新的途徑。大大增加了礦山的產(chǎn)量，為礦山帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，解決了礦山的就業(yè)壓力，提高職工收入，有利于社會(huì)的穩(wěn)定。該項(xiàng)目的研究，保證了井下工人安全作業(yè)，保證安全生產(chǎn)?？傊?，該項(xiàng)目的研究，對(duì)于充分回收有用資源、提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、保證經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展均具有十分重要的意義。

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外沒(méi)有完全相同的開(kāi)采方法與經(jīng)驗(yàn)，屬于新城金礦針對(duì)目前的礦山開(kāi)采條件進(jìn)行的突破性研究，該項(xiàng)目應(yīng)用前景廣闊，在山東黃金集團(tuán)內(nèi)的黃金礦山均具有借鑒與推廣價(jià)值，可為集團(tuán)創(chuàng)造上億的利潤(rùn)。

同時(shí)，該項(xiàng)目的開(kāi)展，將為國(guó)內(nèi)乃至國(guó)際范圍內(nèi)類似生產(chǎn)工藝礦山的軟破介質(zhì)內(nèi)礦石的回收利用創(chuàng)立參考，對(duì)礦物資源充分回收意義重大。

4 結(jié)論

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用主要探討充填體內(nèi)巷道掘進(jìn)與支護(hù)方法、充填體內(nèi)殘礦開(kāi)采方法、充填體內(nèi)地壓管理與頂板控制方法、充填體內(nèi)殘礦的充填工藝與技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦的安全、經(jīng)濟(jì)與合理回收。通過(guò)實(shí)踐表明，該項(xiàng)研究技術(shù)大大提高了新城金礦的回采率，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到增長(zhǎng)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，為類似礦山二次開(kāi)采提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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