某金礦采空區(qū)礦柱回采方式及實踐

馮浩楠，舒太鏡，李慧波

(1.河北融洋工程設(shè)計有限公司，　河北 邯鄲市　056002；2.廣西冶金研究院有限公司，　廣西 南寧市　530023)

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某金礦采空區(qū)礦柱回采方式及實踐

馮浩楠1，舒太鏡2，李慧波1

(1.河北融洋工程設(shè)計有限公司，河北 邯鄲市056002；2.廣西冶金研究院有限公司，廣西 南寧市530023)

某金礦采空區(qū)形態(tài)復(fù)雜，礦柱回收難度高、效率低、安全性差。為解決已有采空區(qū)及新形成采空區(qū)中礦柱回采問題，結(jié)合礦山的實際情況，研究礦柱回采工藝,對不同的礦柱形式分別采用了相適應(yīng)的回采方式。在確保安全的條件下，回收了礦柱礦量58.03萬t，大大提高了礦山的回收率，增加了礦山的經(jīng)濟效益。

金礦；淺孔留礦；采空區(qū)；礦柱回收

1　礦山概述

1.1礦床地質(zhì)

該金礦地處青藏高原大雪山東部，大金川支流革什扎河流域，屬川西高山峽谷的一部分。礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，礦體屬于典型的受構(gòu)造控制的石英脈型金礦，賦存于斷層破碎帶中。大部分礦體埋藏于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面(標(biāo)高2720 m)以上，上部礦脈厚大且側(cè)翼沿山坡露出。礦體圍巖滲透性差，含水性較弱，直接頂?shù)装鍑鷰r多為二云石英片巖、石英巖、石英脈及構(gòu)造角礫巖，巖體各向異性，巖體f=7～10，穩(wěn)定性中等。1號礦體為該金礦主要礦體，礦體沿走向長度850 m左右，最大埋深達(dá)625 m，最小為0 m，平均真厚度為5.04 m，厚度變化系數(shù)為65.94%。礦體整體向西傾，傾向227°～306°，傾角整體較陡，但傾角變化較大，呈上陡下緩的格局，地表以下150～200 m范圍內(nèi)，傾角為75°～90°，向下呈逐漸變緩的趨勢，最小傾角為42°。礦體金平均品位為4.38 g/t，礦石價值高。

1.2開采現(xiàn)狀及采礦方法

該金礦于2000年投產(chǎn)，現(xiàn)采選規(guī)模已達(dá)1000 t/d。礦山采用平硐開拓方式，已形成3188，3155，3113，3075，3035，3000 m等6個中段。目前礦山3113 m中段以上采場已全部回采完畢，3035，3075 m中段為目前生產(chǎn)中段。礦山多年來生產(chǎn)一直采用淺孔留礦法，下行式開采，采用了脈內(nèi)沿脈開拓方式，采準(zhǔn)工程布置在底柱和間柱內(nèi)，并留取了5～10 m頂柱、底柱。

2　采空區(qū)情況及礦柱回采技術(shù)條件

(1) 3155 m中段及以上中段剩余底柱、點柱及條形礦柱等共計2萬t，該中段及以上采空區(qū)大部分已通達(dá)地表，采空區(qū)體積約20萬m3，由于礦山地表為森林地貌，不允許塌陷，為防止對下部礦柱回收及礦體開采的擾動，因此考慮回收部分礦柱并盡快進行充填處理。

(2) 3113 m中段剩余礦柱礦量大約12萬t，位于11線～19線之間。前期對該中段品位較高的礦體開采后形成了大約10萬m3采空區(qū)，位于13線～17線之間。采空區(qū)跨度大，為100 m，形態(tài)復(fù)雜，留有8～10 m底柱、10～15 m頂柱，無間柱，礦柱平均金金屬品位4.58 g/t，礦石價值高，需要進行回收。

(3) 3075 m中段屬于目前生產(chǎn)中段，該中段礦體在3線～19線之間，剩余礦量16萬t，其中未動采場礦量5.3萬t，采場采完后剩余礦柱礦量10.7萬t，采空區(qū)位于5線～9線及13線～19線之間，采空區(qū)面積大約8萬m3。該中段采空區(qū)與3113 m中段類似，跨度大，形態(tài)復(fù)雜，留有6～10 m底柱、8～10 m頂柱(其中15線位置與3113 m中段聯(lián)通)，無間柱，礦柱平均金品位4.39 g/t。

(4) 3035 m及3000 m中段礦體位于1線～19線之間，兩中段剩余礦量69萬t，前期對富礦的開采也形成了大約1萬m3采空區(qū)，采場留有6～10 m底柱。此兩中段現(xiàn)只考慮對現(xiàn)有采礦方法進行優(yōu)化，以便后期回收礦柱更加方便有利。采空區(qū)情況及礦柱位置見圖1。

3　礦柱回采方式

為了多回收高品位礦石，需要盡可能多回收采空區(qū)中的礦柱，因此在對每個中段礦柱分布情況進行詳細(xì)了解，并在保證安全及不影響下中段礦體開采情況下，通過全局考慮，進行礦柱回收工作[1￣3]。

圖1采空區(qū)情況及礦柱位置

3.1回采3155 m中段的底柱

由于3155 m中段以上采空區(qū)面積較大，在不允許地表塌陷的情況下，根據(jù)礦山的實際情況，用混凝土人工礦柱置換出部分礦柱，置換方式為在3155 m中段施工人工假巷(見圖2)，在人工假底上部采用淺孔落礦、鏟運機出礦方式對3155 m中段的底柱進行回采，出礦結(jié)束后采用砌碹方式予以封閉，然后對該中段以上采空區(qū)進行膠結(jié)充填。充填過程中，需對3155 m中段人工假底上部10 m厚充填高強度膠結(jié)充填體，該膠結(jié)充填體可作為上下兩個中段的隔離層，使得上部采空區(qū)不會影響到下部礦柱及礦房的回收。

圖2　人工鋼筋混凝土假巷(單位：m)

3.2回采3113 m中段的頂柱

由于礦山前期不合理開采，導(dǎo)致3113 m中段遺留約10～15 m厚的頂柱，采空區(qū)比較復(fù)雜，現(xiàn)為了回收這部分頂柱，但是進入采空區(qū)是不安全的，因此考慮在礦體下盤脈外布置沿脈巷道，該沿脈巷道以天井聯(lián)通，在天井頂部布置鑿巖巷道，向礦體頂柱打水平中深孔進行落礦(見圖3)，崩落的礦石從采空區(qū)里面放出來，利用鏟運機在已有的脈內(nèi)巷出礦。

圖3　采空區(qū)中回采頂柱(單位：m)

3.3頂?shù)字瑫r回采

考慮到礦柱回收后會進行充填處理，因此可以將3075 m中段與3113 m中段進行并段，同時回收3075 m中段的頂柱及3113 m的底柱，留取3075 m中段的底柱作為上下兩個中段的隔離層，該底柱可以在上下采空區(qū)充填完成之后采用巷道掘進的方式進行回采。同理將3000 m中段與3035 m中段進行并段處理，同時回收3000 m中段的頂柱及3035 m的底柱。

對于采場的頂柱與底柱回收[4￣6]，分兩種情況，一種是未采礦房頂柱與底柱的回收，另一種是采空區(qū)中頂柱與底柱的回收。對于第一種情況，一般先回采上中段礦房，待上中段礦房回采完成之后，回采下中段礦房，然后采場的頂?shù)字S著下中段礦房的回采一起回收(見圖4)。在確保安全的條件下，可設(shè)計采用分段后退淺孔落礦的方式回采頂柱與底柱。該方法使礦柱回采率由過去的大約65%提高到90%以上，大大提高了礦石回收率，增加了經(jīng)濟效益。該方法技術(shù)要求分段長度4.0～6.0 m左右,分段高度3.0～4.0 m左右,采用上向式或者水平炮孔布置方式，作業(yè)時要嚴(yán)格控制炮孔長度和裝藥量，以防止發(fā)生懸頂事故，使得循環(huán)作業(yè)順利進行。作業(yè)過程中，為了安全考慮，需要進行適當(dāng)?shù)哪局ёo。對于第二種情況，需要采用脈外巷加聯(lián)絡(luò)天井進行回收，其回收方式與回收3113 m中段的頂柱類似。

圖4　分段后退式淺孔落礦回采頂?shù)字?/p>

3.4回采3035 m中段的頂柱及3075 m中段的底柱

3035 m中段的頂柱和3075 m中段的底柱不能同時回采是考慮到整個采場的安全穩(wěn)定性，3075 m中段起著一個隔層的作用，使得上下采空區(qū)不至于聯(lián)通導(dǎo)致采空區(qū)面積過大，因此回收該頂?shù)字枰?075 m中段上下采空區(qū)都充填完成之后才可進行。設(shè)計采用下向分層充填采礦法回收該頂?shù)字?見圖5)，分層高度3 m。技術(shù)要求：先在脈外掘進斜坡道，分層的頂板采用混凝土支柱及鋼筋錨網(wǎng)支護，鏟運機出礦。

3.5各中段間柱的回采

先采礦房，待礦石采完之后，對礦房進行膠結(jié)充填?；厥臻g柱時采用淺孔留礦法，為解決2個出口問題，在礦體下盤脈外設(shè)置人行通風(fēng)井，從下水平沿脈巷道掘至上水平沿脈，并在脈外人行通風(fēng)井之中掘間柱聯(lián)絡(luò)道，與間柱內(nèi)人行通風(fēng)井相通，回采完間柱后進行充填。

圖5　下向分層充填法回收礦柱

3.6礦柱的回采順序

從整個礦區(qū)來看，采用了下行式開采方式，現(xiàn)為了盡可能多回收礦柱[7￣9]，對礦房礦柱的回收需進行一個比較詳細(xì)的規(guī)劃。在不影響下中段礦體回收的情況下，先回收3155 m中段的底柱及3113 m中段的頂柱。對于3075,3035 m中段及3000 m中段，先回收這3個中段的礦房礦體，在回收礦房礦體時，同時回收并段后的頂?shù)字?。對于礦房之間的間柱，需各中段內(nèi)相鄰的礦房采充完畢后方可進行回采。最后留下3075 m中段的底柱及3035 m中段的頂柱作為隔層?；厥赵摳魧拥V體，則需要上下中段相對應(yīng)的礦房采充完畢后方可進行回采。為了不破壞底柱間柱的空間連續(xù)性，一般不同時回采間柱和底柱。上下中段的相對應(yīng)的間柱不可以回采。同一中段內(nèi)相鄰間柱不同時回采。

4　礦柱的回采實踐

通過不同的回采工藝對該礦采空區(qū)中的礦柱進行回采，獲得了較好的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，大大提高了礦山的礦石回收率，增加礦山的經(jīng)濟效益，礦柱的回收參數(shù)指標(biāo)見表1。

表1　礦柱的回收參數(shù)指標(biāo)

注：包括充填后回采出的礦柱礦量。

5　結(jié)　論

針對采空區(qū)中的不同類型的礦柱，采用了不同的回采工藝進行回采，在滿足礦山安全生產(chǎn)的前提下，采出了礦柱礦量58.03萬t，大大增加了礦山的回收率，增加了礦山的經(jīng)濟效益。但在回收夾層礦柱時，礦山充填一定要及時，必須對采空區(qū)進行膠結(jié)充填處理。對于未受采空區(qū)影響的礦房，建議減小回采礦房的尺寸大小，控制膠結(jié)充填體的充填量，增大間柱的尺寸，增大低強度充填體的充填量，以節(jié)省充填成本。

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2016￣06￣14)

馮浩楠(1978-)，男，云南昆明人，高級工程師，主要從事礦山設(shè)計工作，Email：1041485960@qq.com。