內(nèi)蒙古蘇尼特右旗畢力赫金礦無底柱分段崩落法覆蓋層形成分析

楊 佳

(長春黃金設(shè)計院，吉林 長春 130012)

采選技術(shù)

內(nèi)蒙古蘇尼特右旗畢力赫金礦無底柱分段崩落法覆蓋層形成分析

楊 佳

(長春黃金設(shè)計院，吉林 長春 130012)

如何回收露天開采境界以外剩余的掛幫礦是目前露天轉(zhuǎn)地下礦山開采的一個主要難題，針對這一難題，本文論述了內(nèi)蒙古蘇尼特金曦黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司畢力赫金礦區(qū)Ⅱ號礦帶掛幫礦回收所采用的無底柱分段崩落法，其重點論述露天掛幫礦所采用的無底柱分段崩落法覆蓋層的形成方法。該覆蓋層形成方法對露天轉(zhuǎn)地下礦山具有一定的參考價值。

露天轉(zhuǎn)地下；掛幫礦；無底柱分段崩落法；覆蓋巖

0 引 言

我國最早建設(shè)的機(jī)械化開采露天大型巖金礦是團(tuán)結(jié)溝金礦，20世紀(jì)80年代后期又陸續(xù)建設(shè)了山東倉上、歸來莊、遼寧排山樓等金礦，其團(tuán)結(jié)溝金礦一期設(shè)計采選能力500 t/d，1991年二期擴(kuò)建達(dá)到了1 200 t/d[1]。蘇尼特金曦黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司畢力赫金礦區(qū)Ⅱ號礦帶露天設(shè)計規(guī)模為礦石3 000 t/d，服務(wù)年限5 a[2]。經(jīng)過5年左右的開采，露天境界內(nèi)的礦石已基本采完，礦山現(xiàn)處于露天轉(zhuǎn)地下開采階段，根據(jù)蘇尼特金曦黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司提供的地質(zhì)資料分析，露天掛幫礦占地下開采設(shè)計儲量的60%，因此，露天掛幫礦回收問題是畢力赫金礦區(qū)Ⅱ號礦帶露天轉(zhuǎn)地下工程的最大難題。畢力赫金礦區(qū)在露天轉(zhuǎn)地下過渡期通過一系列有關(guān)露天掛幫礦回收研究，最終確定采用無底柱分段崩落法回采掛幫礦，可保證掛幫礦回采時工作人員不暴露在露天坑內(nèi)，避免不穩(wěn)定露天邊坡對工作人員的安全隱患。

覆蓋層的作用主要有以下幾個方面：使地下采場和地面相隔開，延緩雨水下滲速度，錯開洪峰，減小井下排水壓力，對地下采場的安全起到重要的作用；形成完整的放礦橢球體，使礦柱礦量盡可能多的得到回收利用，節(jié)約國家資源，并且為以下各中段的開采準(zhǔn)備了所必需的覆蓋層；有效地改善地下采場的環(huán)境，對于防止漏風(fēng)起到關(guān)鍵的作用。所以覆蓋層的形成對于露天轉(zhuǎn)地下礦山具有重要意義。

1 蘇尼特畢力赫金礦區(qū)Ⅱ號礦帶概況

蘇尼特畢力赫金礦Ⅱ號礦帶于2009年建成投產(chǎn)的露天黃金礦山，露天建設(shè)規(guī)模100萬t，畢力赫金礦Ⅱ號礦帶礦體厚大，規(guī)劃為露天和地下兩期開采，前期對埋藏淺的上部礦體(1 130 m標(biāo)高)采用露天開采，后期對礦床中埋藏較深資源，采用地下開采，初步規(guī)劃地下開采規(guī)模為500 t/d[2]。露天開采至2015年末，露天境界內(nèi)的礦石已基本采完，急需轉(zhuǎn)入地下開采，2015年初豎井工程已施工裝備完畢，2015年主要進(jìn)行井下中段巷道開拓、輔助硐室及采場采切工程，為維持礦山正常生產(chǎn)做準(zhǔn)備。

根據(jù)畢力赫金礦Ⅱ號礦帶露天開采過程中露天邊坡發(fā)生過塌方事件，多年露天開采對露天邊坡擾動較大，而且本礦區(qū)地層巖性較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，風(fēng)化作用中等，局部地段易發(fā)生坍塌，工程地質(zhì)條件為中等復(fù)雜類型。為了地下采礦安全，舍棄露天邊坡開平硐口方案；因掛幫礦厚度小于30 m，不適合空場采礦法；而充填法成本太高，舍棄充填法開采；最終確定采用無底柱分段崩落法回收露天掛幫礦方案，該采礦方法的階段高度60 m，15 m一個分段，采用中深孔爆破。采用無底柱分段崩落法主要的問題是覆蓋巖的形成，因此，在回收邊幫礦前，必須研究如何形成覆蓋巖方案[3]。

露天掛幫礦賦存特征：露天境界外資源主要分布在露天采場四周及底部，其中露天底1 130 m標(biāo)高以上礦石量1 280 000 t，平均品位0.67 g/t，金屬量857.6 kg。礦石品位較低，經(jīng)進(jìn)一步探礦后可選擇品位較高地段局部回收利用。

露天底部1 130 m標(biāo)高以下礦石量1 060 000 t，平均品位1.47 g/t，金屬量1 558.2 kg。

2 露天掛幫礦回收期覆蓋巖形成分析

畢力赫金礦Ⅱ號礦帶為不規(guī)則扁豆?fàn)畹V體，北東長約300 m，南西寬約300 m，最大厚度128.17 m，最小厚度10.53 m，平均厚度52.85 m[2]。礦體在4線以西，賦存在1 120 m標(biāo)高以上，呈透鏡狀，4線以東呈寬40～80 m的柱狀體，以60°的傾角向南東傾伏，露天開采結(jié)束后，露天坑邊幫周圍留下兩處掛幫礦帶(圖1)。與畢力赫金礦Ⅱ號礦帶的開采技術(shù)條件(如厚度、傾角等)基本相同的國內(nèi)露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山浙江漓渚鐵礦，該礦礦體走向長300 m，傾角55～75°，礦體埋深335 m，礦體平均厚度60 m[3]。該礦在+80 m以上采用露天開采，露天開采結(jié)束后，沿礦體走向留下了三個露天坑和頂?shù)装迦堑V帶，轉(zhuǎn)入地下開采后，先采用無底柱分段崩落法回采頂?shù)妆P殘礦，然后采用大爆破的方式一次性將頂?shù)装鍑鷰r崩落后形成20 m以上的廢石覆蓋層，作為地下開采時的上覆巖層，這樣確保了地下采礦的安全。對于側(cè)向擠壓爆破且端部出礦的無底柱分段崩落法來說，目前采礦安全規(guī)程與一般教科書規(guī)定，其覆蓋層的厚度不應(yīng)小于20 m。目前國內(nèi)應(yīng)用無底柱分段崩落法的礦山，采用低貧化放礦時，覆蓋層的保有厚度基本上可與分段高度取相同的值[4]。因此參考浙江漓渚鐵礦、新編礦山設(shè)計書冊，以及相關(guān)資料確定畢力赫金礦Ⅱ號礦帶覆蓋層厚度取20 m[5]。

畢力赫金礦Ⅱ號礦帶1 155 m分段以上露天邊幫礦量較少，并且1 155 m分段至1 170 m分段露天采坑回填量過大，1 155 m至1 170 m之間靠近邊幫的掛幫礦爆破后，借助爆破能量自然崩落至露天坑內(nèi)作為覆蓋巖，而距離露天幫較遠(yuǎn)，賦存靠內(nèi)部的礦石根據(jù)爆破自由空間需要采出部分礦石，其余礦石用作下分段覆蓋巖。露天采坑與Ⅱ號礦帶掛幫礦三維模型詳見圖2。

圖1 露天坑邊幫周圍留下兩處掛幫礦帶

圖2 露天采坑與Ⅱ號礦帶掛幫礦三維模型

表1 20 m覆蓋巖需回填露天采坑方量計算表

由表1知，掛幫礦回收初期形成20 m厚覆蓋巖需要回填量為261 845 m3(為松散巖石方量，下文中的回填量都是松散巖石方量)，隨著覆蓋巖的下移，回填量可根據(jù)出礦過程中覆蓋巖厚度檢測實際情況調(diào)整，保證覆蓋巖厚度大于20 m以上即可，并且地下開采過程中產(chǎn)生的所有廢石充填到露天采坑，用于增加覆蓋層厚度(覆蓋巖厚度越大越好，可以更好的發(fā)揮覆蓋巖的優(yōu)點)。

根據(jù)地形總平面圖圈定的移動帶，在露天開采結(jié)束后，在移動帶以外露天坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)的邊幫穩(wěn)固地段分別施工溜槽，及護(hù)欄，通過礦山現(xiàn)有露天運(yùn)礦卡車把露天廢石場廢石運(yùn)至露天坑溜槽口，通過溜槽溜放至露天采坑，同時地下采礦工程產(chǎn)生的廢石也回填露天采坑。充填廢石方量261 845 m3即可充填露天采坑至1 160 m標(biāo)高，從而滿足無底柱分段崩落法覆蓋層大于20 m的要求。

對距離露天坑較遠(yuǎn)的內(nèi)部礦體開采時，根據(jù)覆蓋巖達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行適度頂板爆破，使得覆蓋層厚度符合無底柱分段崩落法放礦要求。

3 形成覆蓋巖的安全措施

在覆蓋巖形成過程中須要采取以下一些安全措施。

1)覆蓋巖的廢石回填溜槽地點必須選擇巖石穩(wěn)固且在地表移動界線外，溜槽口周邊使用混凝土加固工程，防護(hù)欄等輔助安全工程。

2)在地下開采時采用微差爆破，及保證每次起爆的炸藥量要少，避免對露天邊幫造成較大破壞，確保露天坑回填廢石的工作人員安全。

3)為了生產(chǎn)安全，在露天邊界外50 m設(shè)置圍欄及警示牌，避免無關(guān)人員等進(jìn)入圍欄內(nèi)[6]。

4)將覆蓋巖的廢石回填溜槽地點納入日常監(jiān)測，監(jiān)控，并配合六大系統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，保證廢石回填工作安全進(jìn)行[7]。

4 結(jié) 論

本文所采用的無底柱分段崩落法很好地解決了掛幫礦的回收難題，且重點研究了無底柱分段崩落法開采時覆蓋巖的形成問題，通過對該礦山覆蓋巖形成進(jìn)行了計算和分析，最終確定了掛幫礦回收覆蓋巖初期廢石回填量及覆蓋層形成的兩種途徑：露天廢石場廢石回填露天坑、崩落頂板圍巖。該覆蓋巖的形成方法能使覆蓋層厚度符合無底柱分段崩落法放礦要求，在掛幫礦的回收過程中起到非常好的效果。

[1] 孟桂芳.國內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開采的發(fā)展現(xiàn)狀[J].化工礦物與加工，2009，38(4)：33-34.

[2] 潘曉光.蘇尼特金曦黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司畢力赫金礦區(qū)Ⅱ號礦帶開發(fā)建設(shè)工程初步設(shè)計[R].長春：長春黃金設(shè)計院設(shè)計一所，2009.

[3] 楊佳.蘇尼特金曦黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司畢力赫金礦區(qū)露天轉(zhuǎn)地下450t/d新建項目初步設(shè)計[R].長春：長春黃金設(shè)計院設(shè)計一所，2013.

[4] 喬國剛.石人溝鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采覆蓋層合理厚度研究[D].唐山：河北理工大學(xué)，2009.

[5] 采礦設(shè)計手冊編輯部.采礦設(shè)計手冊(礦床開采卷)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[6] 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.金屬非金屬礦山安全規(guī)程 GB16423—2006[S].2006.

[7] 長沙礦山研究院，湖南柿竹園有色金屬責(zé)任有限公司.柿竹園多金屬礦床開采地壓監(jiān)控研究[R].2003.

OverburdenformationanalysisofpillarlesssublevelcavingmethodofBilihegoldinSunidRightBannerofInnerMongolia

YANG Jia

(Changchun Gold Design Institute，Changchun130012，China)

How to recycling open-pit boundary remaining hanging wall ore is currently one main mining problem of open-pit mine into underground mine，in order to solve this problems，this paper discusses pillarless sublevel caving method for recycling of BiliheⅡ ore belt open-pit boundary remaining hanging wall ore of Sunid Jinxi Gold Mining Co.，Ltd.，it mainly discusses how to form overburden of pillarless sublevel caving method to recycling hanging wall ore.The method of forming overburden formation has some certain reference value for open-pit mine into underground mine.

open-pit mine into underground mine；hanging wall ore；pillarless sublevel caving method；overburden formation

2017-06-08責(zé)任編輯：宋菲

楊佳(1986-)，男，工程師，主要從事金屬礦山采礦工程設(shè)計與研究工作,E-mail：yangjia890@126.com。

TD853.36

：A

：1004-4051(2017)09-0118-03