望兒山金礦中深孔采場(chǎng)底柱回收方案探討

張忠輝

(山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司焦家金礦， 山東 萊州 261441)

1 前言

地質(zhì)概況：望兒山金礦礦體屬于含金黃鐵絹英巖化蝕變型礦體，局部為含金石英脈，該礦體走向約15°～25°，傾向285°～295°，傾角約50°～68°。礦體上下盤(pán)圍巖以黑云母花崗巖為主,穩(wěn)固性一般。

構(gòu)造特征：礦塊范圍內(nèi)構(gòu)造主要為望兒山主斷裂，主斷裂傾角48°～68°，走向15°～25°，沿主斷裂發(fā)育一條厚度0.2～1.0 m破碎帶，破碎帶多含富礦，礦塊局部節(jié)理裂隙的交匯部位巖石比較破碎，易造成塌方及片幫。

脈巖及圍巖特征：礦塊內(nèi)脈巖主要為石英巖，一般走向發(fā)育不長(zhǎng)，部分含有黃鐵礦化，上、下盤(pán)圍巖主要為鉀化、硅化花崗巖及黑云母花崗巖，其內(nèi)發(fā)育相互交錯(cuò)的裂隙節(jié)理，局部圍巖破碎。

水文地質(zhì)：該礦塊范圍內(nèi)部分地段有涌水及淋水情況，主要為基巖裂隙水，對(duì)巖石的穩(wěn)固性有一定影響。

根據(jù)地質(zhì)情況，望兒山金礦中深孔采場(chǎng)采用有底柱分段崩落法進(jìn)行回采，隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，望兒山金礦部分中深孔采場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)行采準(zhǔn)施工。底柱回收方案決定著中深孔采場(chǎng)一分段施工方案，通過(guò)中深孔崩落和進(jìn)路充填采礦法兩個(gè)方面分3種情況對(duì)底柱回收方案進(jìn)行論證。

2 備選方案

目前，綜合考慮望兒山分礦礦體賦存條件及中深孔采場(chǎng)崩落情況，共提出3套備選方案：

方案一：進(jìn)路施工中深孔采場(chǎng)第一分層并鋪設(shè)假底，進(jìn)路法回收底柱。

方案二：中深孔采場(chǎng)直接崩落，進(jìn)路法回收底柱。

方案三：中深孔采場(chǎng)直接崩落，崩落法回收底柱。

3 方案施工

3.1 方案一施工

方案一：進(jìn)路施工中深孔采場(chǎng)第一分層并鋪設(shè)假底，進(jìn)路法回收底柱。

中深孔采場(chǎng)一分段采用鋪設(shè)假底方式，采用進(jìn)路回采一層后采用中深孔崩落，方案圖如圖1所示。

圖1 進(jìn)路回采一層后采用中深孔崩落

第一分層采用下坡進(jìn)路回采，回采結(jié)束后對(duì)進(jìn)路全部鋪設(shè)鋼筋充填假底。

假底鋼筋網(wǎng)的制作：鋼筋網(wǎng)結(jié)點(diǎn)采用扎絲扎緊，部分結(jié)點(diǎn)采用點(diǎn)焊焊接。

充填假底的施工工藝：鋼筋網(wǎng)制作完畢后，及時(shí)對(duì)采空區(qū)進(jìn)行封閉，板墻必須封閉合格，防止充填漏漿影響充填質(zhì)量，之后方可進(jìn)行架管充填作業(yè)。

充填時(shí)先充灰砂比為1∶6的膠結(jié)體1.5m，或者灰砂比為1∶4的膠結(jié)體1m，充填到所標(biāo)定充填高度后停止，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員檢驗(yàn)充填配比是否達(dá)到，檢驗(yàn)合格后再進(jìn)行低配比接頂充填。

充填結(jié)束后，應(yīng)有16h以上的養(yǎng)護(hù)期，待假底養(yǎng)護(hù)時(shí)間結(jié)束后，撤除板墻對(duì)相鄰進(jìn)路進(jìn)行施工，施工時(shí)靠近假底施工，必須找到所留的鋼筋，實(shí)幫一側(cè)保持直立，不得留有底根，具體如圖2所示。施工完畢后，針對(duì)所揭露的鋼筋網(wǎng)進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的焊接、編制、假底的充填，此工藝與上一條相同。

待本分層結(jié)束向上換層后進(jìn)行中深孔施工，施工充填完畢后對(duì)底柱進(jìn)行進(jìn)路充填法回收，作業(yè)人員在充填假底下進(jìn)行底柱回收。

圖2 基地鋼筋網(wǎng)施工圖

此方案存在的弊端：施工效率低，假底鋪設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，假底鋪設(shè)需要至少三個(gè)月時(shí)間進(jìn)行施工。

3.2 方案二施工

方案二：中深孔采場(chǎng)直接崩落，充填后留3m永久礦柱，進(jìn)路法回收底柱。

采用預(yù)留斜面底柱，最后崩落充填后進(jìn)行進(jìn)路回收底柱，方案如圖3所示 。

圖3 中深孔采場(chǎng)直接崩落

充填結(jié)束后，在充填假底下進(jìn)路充填法回收底柱，方案如圖4所示。

圖4 進(jìn)路法回收底柱，留3m礦柱

進(jìn)路回收底柱危險(xiǎn)系數(shù)高，采場(chǎng)支護(hù)量大，且一掘一支出礦效率低。

3.3 方案三施工

方案三：中深孔采場(chǎng)直接崩落，崩落法回收底柱。

采用預(yù)留斜面底柱，最后崩落充填后進(jìn)行中深孔崩落回收底柱，方案如圖5所示。

圖5 預(yù)留斜面底柱

充填形式：一步采采場(chǎng)結(jié)束后必須對(duì)采空區(qū)進(jìn)行嗣后充填后方可進(jìn)行二步采采場(chǎng)施工。充填管路由設(shè)計(jì)的管纜斜井進(jìn)行下放鋪設(shè)。

采用毛石充填和膠結(jié)充填相結(jié)合，首先充膠結(jié)比為1∶4的充填假底覆蓋整個(gè)三角底柱往上3m位置，在上中段采場(chǎng)中部打一通道，進(jìn)行毛石回填，緩解毛石提升壓力，降低充填成本。毛石回填要與膠結(jié)充填相結(jié)合，毛石回填到兩幫時(shí)必須進(jìn)行灰沙比為1∶20的膠結(jié)體充填(二步采采場(chǎng)充全尾砂)，膠結(jié)充填3m后再進(jìn)行毛石充填，交替進(jìn)行。

充填結(jié)束后，將一分段提前施工充填巷，大巷施工出礦巷及出礦穿、鑿巖巷。采準(zhǔn)工程與分段崩落采礦嗣后充填相同。由于底柱天井施工危險(xiǎn)性，決定不施工切割天井，采用二次拉槽法進(jìn)行拉槽施工。具體情況如圖6所示：分兩次拉槽，第一次以切割槽為自由面施工第一次拉槽，出礦后第二次拉槽，以第一次拉槽的空區(qū)為自由面，確保安全[1]。

圖6 二次布孔拉槽

4 方案選擇

4.1 方案對(duì)比

1)安全性對(duì)比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，存在較大的安全隱患，雖然有人工假底，但是假底質(zhì)量控制無(wú)法保證的話(huà)安全形勢(shì)不容樂(lè)觀。

方案二：進(jìn)路施工安全系數(shù)低，且效率低。

方案三：底柱回收采用中深孔回收，只需將鑿巖巷切割槽進(jìn)行支護(hù)即可，鑿巖爆破出礦均在礦體下盤(pán)，安全系數(shù)大大提高。

2)施工效率對(duì)比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收時(shí)間8個(gè)月。

方案二：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收時(shí)間8個(gè)月。

方案三：底柱回收效率每月3 000t，底柱回收時(shí)間3個(gè)月。

3)損失貧化率對(duì)比

方案一：鋪設(shè)假底充填后進(jìn)行崩落，存隆礦量依舊無(wú)法鏟出，損失礦量約7 182t，底柱回收進(jìn)路法損失率10%，約926t(底柱礦量9 260t)，合計(jì)損失8 108t。

方案二：不鋪設(shè)假底采用中深孔直接崩落充填后底柱進(jìn)路回收。由于采用了預(yù)留斜面硬巖方式，出礦結(jié)束后存窿礦量只在各個(gè)出礦口之間的少部分，損失礦量約800t。底柱回收進(jìn)路法損失率10%，約1 644t(底柱礦量16 442t)，永久礦柱損失3 020t，合計(jì)損失5 464t。

方案三：不鋪設(shè)假底全部采用中深孔回收。由于采用了預(yù)留斜面硬巖方式，礦體崩落后存窿礦量指示各個(gè)出礦口之間的少部分，損失礦量約800t。底柱中深孔崩落回收后，存窿礦量損失為7 182t，合計(jì)損失7 982t。

3種方法的貧化率都主要是上盤(pán)圍巖塌落造成的毛石貧化，其他尾砂貧化較少，故貧化率相當(dāng)。

4)經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比(其他相同費(fèi)用不統(tǒng)計(jì)只統(tǒng)計(jì)不同工程的直接費(fèi)用)

方案一：進(jìn)路采一層4 252t，其他中深孔采42 400t，底柱進(jìn)路采9 260t，采礦直接成本：4 252t×44.2元/t+42 400t×33.64元/t +9 260t×44.2元/t≈202.4萬(wàn)元；底柱回收支護(hù)費(fèi)用為140萬(wàn)元；假底費(fèi)用525m2×(10.5+10)元/m2≈1.1萬(wàn)元；采準(zhǔn)工程掘進(jìn)費(fèi)用155m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈18.4萬(wàn)元。費(fèi)用合計(jì)為361.9萬(wàn)元。

方案二：中深孔采46 652t，底柱進(jìn)路采9 260t，采礦直接成本46 652t×33.64元/t+9 260t×44.2元/t≈197.9萬(wàn)元；底柱回收支護(hù)費(fèi)用為105萬(wàn)元；采準(zhǔn)工程掘進(jìn)費(fèi)用145m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈17.2萬(wàn)元。損失率小，提供效益為(7 982t-5 464t)×2g/t×80元/g≈40萬(wàn)元。費(fèi)用合計(jì)為280.1萬(wàn)元。

方案三：中深孔采55 912t，采礦直接成本55 912t×33.64元/t≈188萬(wàn)元；直接采準(zhǔn)工程掘進(jìn)費(fèi)用170m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈20萬(wàn)元。費(fèi)用合計(jì)為208萬(wàn)元。

方案三比其他兩方案費(fèi)用節(jié)省。

5)其他對(duì)比

針對(duì)預(yù)留7m底柱在下一中段塌落問(wèn)題，若鋪設(shè)假底后塌落到假底，在這樣大的暴露面積下鋼筋無(wú)法承受巨大的剪切力，假底無(wú)法起作用[2]。

一分段與二分段的礦體只有11m，若采一層充填后還剩8m，約10 584t礦，再留下存窿礦量的話(huà)，一分段只能采大約3 402t礦，無(wú)法體現(xiàn)分層崩落的高效性。

現(xiàn)二三分段已經(jīng)崩落，上盤(pán)暴露時(shí)間較長(zhǎng)，已塌落部分上盤(pán)毛石(19中段36線(xiàn))需盡快出完礦進(jìn)行充填。

4.2 方案選擇

經(jīng)過(guò)上述各方面對(duì)比，最終選擇最優(yōu)方案——方案三，采用中深孔采場(chǎng)直接崩落，崩落法回收底柱。

5 總結(jié)

不進(jìn)行假底鋪設(shè)，直接中深孔采準(zhǔn)，完畢后進(jìn)行充填后，中深孔回收底柱。無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上效益上還是安全上都是最優(yōu)的方案。并且此底柱回收采礦方法也可應(yīng)用于難采底柱的回收上，減少礦石損失，增加礦山的效益。