井下殘礦資源安全回采探討

毛 勇，李葉敏

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司豐山銅礦， 湖北 陽新縣 435232)

0 前 言

某金屬礦山開采已超過40 a，年采選銅礦石超過80萬t，屬中型老礦山，井下開采分為南、北緣礦帶兩個部分，主要產(chǎn)品為銅精礦、鉬精礦。

隨著開采深度的延伸，露天采礦于2002年結(jié)束，礦山轉(zhuǎn)為單一井下開采，淺部可采資源已消耗完畢，礦山亟待解決保有儲量不足,三級礦量失衡，深部基建期較長等問題。開展殘礦資源回收工作，能有效緩解備采礦量不足的壓力，同時，延長中段服務(wù)年限。因此，研究殘礦資源安全開采，探索綜合回收利用方案，對于礦山持續(xù)發(fā)展、提高礦山盈利水平具有十分重要意義。

1 殘礦資源開采技術(shù)條件分析

1.1 開采技術(shù)條件

礦山南緣礦帶傾向南西，傾角為50°～70°，礦帶中礦體成群出現(xiàn)，沿著與接觸帶一致的方向排列，礦體主要呈扁豆?fàn)睢⑼哥R狀，沿走向或傾向均有分枝復(fù)合，礦體大小不一，長度由幾十米至800 m，厚度由幾十厘米到60 m不等，其中以1號礦體規(guī)模最大。礦體主要礦石類型為矽卡巖型銅礦石；鈣鐵、鈣鋁石榴石矽卡巖型銅礦石節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，呈塊狀、堅(jiān)硬較穩(wěn)固，透輝石、矽灰石矽卡巖型銅礦石則質(zhì)軟，易風(fēng)化破碎，不穩(wěn)固；上盤大理巖屬塊狀碎裂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性中等。下盤為花崗閃長斑巖，-150 m標(biāo)高以上節(jié)理、裂隙非常發(fā)育，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，-150 m水平以下節(jié)理、裂隙發(fā)育程度降低，整體性變好，穩(wěn)定性從局部不穩(wěn)固到中等穩(wěn)固。

北緣礦帶呈235°～300°方向延深，東西長達(dá)1500 m以上，銅礦體在礦帶內(nèi)成群出現(xiàn)，其中以501號礦體規(guī)模最大；礦體主要呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向方向上分枝復(fù)合現(xiàn)象較少，沿走向礦體的傾角和厚度變化較大，傾角為60°～80°，厚度5～30 m不等。礦體上盤圍巖為花崗閃長斑巖，具有不同程度、不同類型的蝕變，穩(wěn)定性從局部不穩(wěn)固到中等穩(wěn)固。下盤圍巖大理巖呈致密塊狀，質(zhì)地較堅(jiān)硬穩(wěn)固，但部分地段巖石有蝕變，質(zhì)地較松軟，不穩(wěn)固?？偟膩碚f，礦體屬于中等穩(wěn)固，圍巖從不穩(wěn)固到中等穩(wěn)固，從-150 m水平往深部礦巖穩(wěn)固性有逐漸變好的趨勢，大理巖與花崗閃長斑巖的穩(wěn)固性差異較小，均為局部欠穩(wěn)到中段穩(wěn)固。

1.2 殘礦資源分布情況

(1) 正規(guī)開采后殘留儲量。南緣-150 m中段和-200 m中段采后殘留儲量礦石量約21.1萬t，金屬量1434 t，大部分礦柱因回采進(jìn)路不安全等原因未回采。

(2) 生產(chǎn)探礦過程中新增零星小礦體儲量。近年來，地質(zhì)、采礦技術(shù)人員分析和研究礦山成礦地質(zhì)規(guī)律，利用水平鉆探礦和坑道探礦相結(jié)合的方式系統(tǒng)探礦。在井下各中、分段礦體下盤和邊端部合理布置探礦工程，每年新探明零星小礦體礦石儲量(111b+112b)近20萬t，銅金屬量1885 t。

(3) 采礦方法銜接中段殘留礦柱和存窿礦量。在南緣-150 m中段以下出現(xiàn)崩落法和充填法銜接分段，部分礦石在出礦過程中被廢石“包裹”無法分出，此外受出礦截止品位限制，部分進(jìn)路礦石未出完殘留的礦量。

2 殘礦資源回收方案

針對礦山南緣各類殘礦資源情況分為3個大區(qū)域采用不同形式的回收方案。

諸暨市積極借助專家力量參與調(diào)解，建立了醫(yī)學(xué)、法律、道路交通事故、建筑等專家?guī)欤瑸檎{(diào)解工作提供咨詢論證服務(wù)，有的還直接參與調(diào)解過程。諸暨市注意發(fā)揮律師在調(diào)解工作中的特殊作用，在法院訴訟服務(wù)中心設(shè)立了律師志愿服務(wù)崗，遴選高素質(zhì)律師義務(wù)值班，免費(fèi)為當(dāng)事人提供法律咨詢、訴訟指導(dǎo)、糾紛調(diào)解等服務(wù)，提高了調(diào)解工作的專業(yè)性和實(shí)效性，也使得法院判決后的服判息訪率大大提高。

2.1 下盤接觸帶殘礦回收

南緣-162.5， -175， -187.5 m分段下盤接觸帶處下分段傾角較緩，礦體上下不對應(yīng)，回采貧化較大，造成遺留未采礦量。

2.1.1 開采地質(zhì)條件

礦體走向300°，南西傾向，傾角62°～75°。礦體厚度為15 m左右.賦存標(biāo)高-150～-162.5 m。礦體為矽卡巖型銅礦，銅平均品位為1.03%，圍巖較穩(wěn)固。

2.1.2 采礦方法確定

在南緣-162.5 m分段+12～-13線礦塊各進(jìn)路下盤接觸帶處，根據(jù)上下分段控制礦體走向，通過增加中深孔采用空場法回采，合理利用廢石轉(zhuǎn)運(yùn)充填對礦廢石進(jìn)行分出分運(yùn)，對下盤接觸帶礦石予以回收。

2.1.3 采切工程及構(gòu)成要素

利用原采切進(jìn)路,布置直徑65 mm中深孔，排距1.3～1.5 m,通過原進(jìn)路采空區(qū)為自由面進(jìn)行回采。每次爆破完后，進(jìn)行安全確認(rèn)，確認(rèn)安全后進(jìn)行出礦，地質(zhì)人員跟班指導(dǎo)，確保礦石集中到相應(yīng)礦溜井內(nèi)。

圖1 下盤殘礦資源中深孔布置

圖2 上盤殘礦資源中深孔布置

2.1.4 實(shí)施效果

通過對原有已采礦結(jié)束的分段地質(zhì)資料進(jìn)行分析，根據(jù)上下分段礦體變化較大的特點(diǎn)，部分進(jìn)路靠下盤礦體由于種種原因沒有進(jìn)行中深孔設(shè)計(jì)，存在殘留礦石。經(jīng)研究分析，布置適量中深孔，同時，調(diào)整中深孔參數(shù)予以回采。將中深孔排距適當(dāng)變小，出礦過程中，安排技術(shù)人員現(xiàn)場跟班，對部分廢石分出進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)充填，降低貧化率。

2012～2016年在南緣-162.5， -175， -200 m分段累計(jì)布置中深孔14400 m，累計(jì)回收殘礦40800 t,銅平均品位0.64%，金屬量262.69 t。

2.2 崩落法與充填法銜接分段殘礦回收

南緣-150， -162.5， -175， -187.5， -200， -224 m分段存在因充填法和崩落法交替及銜接的問題留有一定礦柱，以及受到上盤接觸帶影響，廢石流動性較礦石快,出現(xiàn)部分礦石在出礦過程中被廢石“包裹”的現(xiàn)象，受出礦截止品位限制無法分出礦石。

2.2.1 回收方案

通過分析調(diào)查充填法和崩落法交替及銜接塊段殘留礦石的賦存情況及地質(zhì)品位 , 局部布置中深孔對礦柱進(jìn)行回采(見圖3)。有計(jì)劃、有目的通過加強(qiáng)配礦動態(tài)管理, 利用廢石轉(zhuǎn)料充填的機(jī)會，回收轉(zhuǎn)運(yùn)廢石過程中轉(zhuǎn)出的礦石，嚴(yán)格將礦石和廢石分出分運(yùn)。

圖3 殘留礦柱中深孔回收

2.2.2 實(shí)施效果

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012～2016年在南緣-162.5， -175， -187.5， -200， -224 m分段充填法和崩落法交替及銜接塊段累計(jì)回收殘礦147534 t,銅平均品位0.64%，金屬量945.6 t。

2.3 上盤接觸帶殘礦回收

南緣-187.5， -212， -224 m分段+12線以西均已采用上向分段碎石膠結(jié)充填進(jìn)行充填，+12線以東采用無底柱分段崩落法采礦。-187.5， -212 m分段+12線以西回采結(jié)束后，才能對南緣-200 m分段+12線以西采礦，由于上部分段無法作為充填分段，因此， -200 m分段采用無底柱崩落法采礦，作為無底柱崩落法和上向分段碎石膠結(jié)充填法銜接分段。-200 m分段采用無底柱崩落法采礦后，因礦柱垮塌等安全原因，采礦損失率高達(dá)30%，殘留在采空區(qū)內(nèi)礦石較多。通過優(yōu)化方案，以回收南緣-200 m分段崩落區(qū)殘留礦石和-212 m分段上盤接觸帶內(nèi)高品位礦石。在回采南緣-200 m分段礦石時，一部分礦石必須損失在采空區(qū)內(nèi)而作為南緣-212 m分段采礦的覆蓋層(見圖4)。否則隨無底柱崩落法往下延伸，移動范圍已逐步發(fā)生變化，南緣-212 m分段回采導(dǎo)致覆蓋層沒有達(dá)到崩落法的要求。

圖4 無覆蓋層或盲礦體形成殘礦

2.3.1 回收方案

南緣-212 m分段1112～1108進(jìn)路采用無底柱分段崩落法采礦，在南緣-200 m分段回采過程中留部分礦石作為南緣-212 m分段覆蓋層，確保安全回采。但仍然還有部分礦石爆破時拋入采空區(qū)，特別是1112～1108進(jìn)路上盤接觸帶處有一定的高品位礦石，通過經(jīng)濟(jì)分析比較布置上盤繞道進(jìn)入采場可有效回采一定量的上盤接觸帶高品位礦石。見圖5。

圖5 上盤繞道殘礦回收方案

2.3.2 實(shí)施效果

根據(jù)生產(chǎn)管理部門記錄統(tǒng)計(jì)，2012年9～12月共回收礦石11136斗，約13363 t，出礦品位為0.646%，銅金屬量86.32 t。

3 效益分析

礦山殘礦資源回收項(xiàng)目實(shí)施以來，充分利用了礦產(chǎn)資源，提高了礦山服務(wù)年限，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2012～2016年共回收井下殘礦201697 t,金屬量1294.61 t, 可生產(chǎn)礦山銅1191 t，按照礦山2016年礦山銅內(nèi)部銷售均價40000元/t計(jì)算(含伴生金、銀、鉬等)，可實(shí)現(xiàn)總銷售收入為4764萬元。

4 結(jié) 論

(1) 隨著礦山開采深度的延伸，礦山保有資源儲量日益緊張，殘礦資源回收工作勢在必行。

(2) 殘礦資源回收是彌補(bǔ)礦山礦產(chǎn)資源日益枯竭、延長礦山服務(wù)年限、提高礦山經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

(3) 殘礦資源回收必須根據(jù)礦區(qū)殘礦資源賦存特點(diǎn)選擇合適的采礦方法，盡可能減少工程布置，最大限度的利用原有開拓系統(tǒng)和相應(yīng)工程。

(4) 殘礦資源回收應(yīng)加強(qiáng)回采過程安全管理，制定合理的回采順序，按計(jì)劃逐步回采。

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