黃金礦軟巖介質(zhì)下開采技術(shù)條件探討

杜加法++曹善川++劉曉光++朱兆文

[摘 要]軟破介質(zhì)環(huán)境下低品位礦體開采面臨較大的技術(shù)難題，主要表現(xiàn)在：（1）礦體位于主斷裂或無人工假底的充填體的軟破介質(zhì)環(huán)境下盤，開采過程中容易造成上盤圍巖或充填體的垮塌。因此，低品位礦體開采過程中上盤大范圍軟破介質(zhì)穩(wěn)定問題需要引起足夠的重視；（2）部分采準(zhǔn)工程需布置在不穩(wěn)固圍巖或者（非）膠結(jié)充填體內(nèi)，破碎介質(zhì)環(huán)境下的工程施工與支護(hù)要求高；（3）礦體厚度不大、品位低且處于軟破介質(zhì)的環(huán)境下，礦體難以實(shí)現(xiàn)低成本安全高效開采；（4）礦體品位與市場(chǎng)行情關(guān)系很大，需要建立與市場(chǎng)行情動(dòng)態(tài)相關(guān)的礦體開采模型，動(dòng)態(tài)圈定礦體可采范圍?？傊?，在軟破介質(zhì)環(huán)境下破碎礦體開采技術(shù)方面雖然取得了很多技術(shù)成果，但復(fù)雜大范圍軟破介質(zhì)環(huán)境下的破碎礦體開采仍面臨許多需要解決的技術(shù)難題。

[關(guān)鍵詞]黃金礦；軟巖介質(zhì)；開采技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD863 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）06-0391-01

1 關(guān)鍵技術(shù)與工藝

1.1安全開采“梁柱結(jié)合”整體框架結(jié)構(gòu)建造技術(shù)

為了充分保障大范圍充填體或斷裂帶下低品位殘礦的安全回收，本項(xiàng)目以礦床賦存條件作建筑基礎(chǔ)，積極主動(dòng)地改善礦體軟破介質(zhì)開采的不利環(huán)境，通過留設(shè)原巖壁柱、盤區(qū)間柱和澆筑人工假頂?shù)字姆绞浇ㄔ臁傲褐Y(jié)合”的整體框架結(jié)構(gòu)，隔絕上部大范圍隱患區(qū)的惡劣環(huán)境，并且為下部殘礦開采提供整體框架掩護(hù)下的安全作業(yè)空間，以實(shí)現(xiàn)安全高效采礦。該整體框架結(jié)構(gòu)的建筑材料為原巖“梁柱”，由于原巖強(qiáng)度大，是高配比充填體（1：4充填體僅為3～4MPa）強(qiáng)度的十幾倍，而且原巖在初始地質(zhì)條件下本來就以同一整體的狀態(tài)賦存，因此，相對(duì)于人造框架結(jié)構(gòu)，本項(xiàng)目利用自然存在構(gòu)筑的“梁柱結(jié)合”整體框架結(jié)構(gòu)更能為下部殘礦開采提供高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性的掩護(hù)支撐，采礦安全系數(shù)大大增加。

1.2 大規(guī)模軟破介質(zhì)超前注漿整體框架結(jié)構(gòu)重建技術(shù)

賦存于主斷裂區(qū)下盤的低品位礦體主要巖性為碎裂狀黃鐵絹英巖質(zhì)碎裂巖和碎裂狀的黃鐵絹英巖化花崗巖，由于靠近斷層，屬于低品位破碎難采礦體。該類型礦體品位一般較高，如果預(yù)留壁柱作為保安礦柱，礦石損失率大，因此，為了隔絕主斷裂的不利開采條件、營(yíng)造下盤礦體的安全開采環(huán)境，本項(xiàng)目采用超前注漿對(duì)主斷裂附近礦巖進(jìn)行加固以形成整體框架結(jié)構(gòu)，有效保證殘礦的安全作業(yè)。

2 軟破介質(zhì)環(huán)境下殘礦分類及開采技術(shù)條件

2.1殘礦軟破介質(zhì)環(huán)境

地下礦山開采所形成的殘礦，一般有以下幾種情形：①由于探礦、采準(zhǔn)工程未控制到的礦體邊角部及零星小礦體；②由于礦體賦存條件變化、采礦方法選擇不當(dāng)或技術(shù)方面原因而留下的礦柱；③以前沒有開采價(jià)值但現(xiàn)今由于金屬價(jià)格上升或技術(shù)水平提高具有開采價(jià)值的表外礦、貧礦、礦化圍巖與氧化礦等；④以前當(dāng)成廢石充填采空區(qū)但現(xiàn)在具有工業(yè)開采價(jià)值的含礦圍巖和尾礦；⑤以前開采時(shí)采富留貧所剩下的貧礦部分。

新城金礦殘礦形成原因，主要是第二和第三種情形。具體來說可歸結(jié)為以下三種情況：①由于以往開采技術(shù)限制，礦山淺部充填體（典型的軟破介質(zhì)）內(nèi)散布多個(gè)礦石殘柱，上盤靠近主斷層區(qū)段亦存留大量高品位礦體；②礦山主要采用上向水平膠結(jié)充填采礦法，開采完畢后遺留當(dāng)時(shí)特定條件下的一些高品位頂?shù)字鶚O破碎難采礦體；③主斷裂下盤或1#礦體充填體下盤存在大量低品位礦體，隨著黃金銷售價(jià)格高漲，該大范圍隱患區(qū)下低品位資源經(jīng)濟(jì)價(jià)值誘人，具有二次開采的廣闊的前景。

“軟破介質(zhì)環(huán)境”下殘礦礦巖軟破，節(jié)理裂隙發(fā)育，是典型的復(fù)雜難采礦體。由于礦體松軟破碎，極不穩(wěn)固，采場(chǎng)允許的暴露面積很小，通常只能采用生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)環(huán)境差、作業(yè)成本高的下向分層進(jìn)路回采膠結(jié)充填采礦方法。隨著優(yōu)勢(shì)開采資源的消耗殆盡，諸如此類復(fù)雜難采礦體的開采已提上日程，因此，改變傳統(tǒng)思維，進(jìn)行采礦方法創(chuàng)新勢(shì)在必行。

殘礦的賦存環(huán)境因素主要為充填體、斷裂帶和地應(yīng)力，它們對(duì)巖體形變破壞和巖體力學(xué)性質(zhì)，具有重要的控制作用。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)允許的情況下，相比被動(dòng)接受“軟破介質(zhì)環(huán)境”的客觀存在，積極主動(dòng)改造礦體賦存條件、重建人性化的礦體開采有利環(huán)境更加經(jīng)濟(jì)合理。因此，本論文殘礦開采技術(shù)思想可概括為：以礦床賦存環(huán)境做建筑環(huán)境，通過一定的技術(shù)手段，改造礦床賦存的地質(zhì)環(huán)境，改善礦床開采的技術(shù)條件，以實(shí)現(xiàn)安全高效采礦。

2.2 軟破介質(zhì)環(huán)境下殘礦分類及開采技術(shù)條件

根據(jù)殘礦形成原因、開采技術(shù)條件及下步回采方式，新城金礦殘礦具體可分為以下三種類型：充填體或斷層下盤低品位殘礦、充填體下極破碎頂?shù)字统涮铙w包裹下極破碎點(diǎn)柱。其中，充填體或斷層下盤低品位殘礦類型為本論文主要研究對(duì)象，故予以重點(diǎn)分析與論述。

由于以往市場(chǎng)的低迷，新城金礦礦床原有工業(yè)指標(biāo)較高。在多年礦山開采過程中，Ⅰ號(hào)、Ⅴ號(hào)礦體兩翼和下盤存在大量低品位礦體，該部分礦體品位低，但儲(chǔ)量大。礦產(chǎn)資源具有稀缺性，伴隨目前市場(chǎng)行情及開采技術(shù)條件的好轉(zhuǎn)，近年來低品位礦產(chǎn)資源具有利用的可能性。因此，礦山迫切需要對(duì)低品位礦體進(jìn)行探邊掃盲工作，并采用當(dāng)前邊界品位指標(biāo)在原始地質(zhì)資料基礎(chǔ)上對(duì)貧礦進(jìn)行圈定。經(jīng)過基于級(jí)差品位的低品位資源動(dòng)態(tài)評(píng)估，低品位礦體資源量共計(jì)792.74萬噸，金屬量12706.82kg，潛在市場(chǎng)價(jià)值巨大。

該低品位礦體位于大范圍軟破介質(zhì)開采環(huán)境下，賦存于主斷裂區(qū)下盤或已采礦體充填體的下盤。賦存充填體下盤的低品位礦體，其上盤和頂部已回采，且頂板為無人工假底的充填體，安全條件差；賦存于主斷裂區(qū)下盤的低品位礦體，由于靠近斷層，礦巖極破碎，開采技術(shù)難度大。隨著黃金銷售價(jià)格一直在高位運(yùn)行，且該低品位礦體原有開拓與采準(zhǔn)工程尚存，該大范圍軟破介質(zhì)環(huán)境下低品位資源開采成本低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值誘人，具有二次開采的廣闊的前景。

3 結(jié)論

大范圍軟破介質(zhì)環(huán)境下殘礦的安全回采涉及到充填體、主斷裂礦巖及上下盤采準(zhǔn)工程的穩(wěn)定性問題，殘礦上盤圍巖的極不穩(wěn)固或充填體強(qiáng)度較低且無人工假底使得該區(qū)域低品位礦體的開采面臨極大的安全隱患。在回采過程中是否存在由于小的回采擾動(dòng)發(fā)生災(zāi)變的可能性，即充填體或礦柱本身突然失穩(wěn)，是關(guān)系到整個(gè)礦體的全局性問題，因此不僅要在生產(chǎn)過程中善于觀察井下各種地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，更為重要的是獲取現(xiàn)場(chǎng)圍巖以及充填體變化的數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)代信息技術(shù)處理和模擬手段，判斷其穩(wěn)定性，為合理的回采方案提供依據(jù)。針對(duì)實(shí)際開采中可能會(huì)出現(xiàn)的安全問題，例如垮塌、冒落、貫通等，礦山工作人員應(yīng)預(yù)先制定有力的安全隱患排查、預(yù)警及應(yīng)對(duì)措施。

因此，針對(duì)充填體或斷層下盤低品位殘礦回收技術(shù)難點(diǎn)，為保證大范圍軟破介質(zhì)環(huán)境下低品位礦體的安全回采，在充分調(diào)查和研究充填體與圍巖穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)有效的開采方案及回采順序，結(jié)合配套支護(hù)工藝，并制定有力的安全隱患應(yīng)對(duì)措施，以達(dá)到有效控制和管理地壓活動(dòng)、充分回收二次資源的目的。

作者簡(jiǎn)介：杜加法：1988.06，漢，山東省日照市，本科，畢業(yè)學(xué)校東北大學(xué)，研究方向：金屬礦開采