某金屬礦山充填法采礦中的礦石貧化損失管理

毛 勇，吳至超

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某金屬礦山充填法采礦中的礦石貧化損失管理

毛 勇，吳至超

(大冶有色金屬有限責(zé)任公司豐山銅礦，湖北 陽新縣 435232)

針對某金屬礦山充填法采礦近幾年貧化、損失現(xiàn)狀，綜合分析發(fā)現(xiàn)存在的問題，并針對相應(yīng)問題采取了有效措施。經(jīng)過兩年生產(chǎn)實(shí)踐，貧損指標(biāo)得到改善，提高了出礦品位，年增加礦山經(jīng)濟(jì)效益百萬元以上，同時(shí)減少了資源消耗，為礦山持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保障。

充填采礦法；貧化率；損失率；出礦品位

某金屬礦山于20世紀(jì)70年代建成投產(chǎn)，經(jīng)過40多年的開采，資源日益緊張。礦石的損失直接造成采礦成本增加，同時(shí)，還會(huì)造成開拓、采切工程費(fèi)用、固定成本攤銷加大，而礦山基層管理人員往往對礦石損失與生產(chǎn)成本之間的關(guān)系缺乏了解，重視程度不夠。因此，找出現(xiàn)有采礦方法礦石損失、貧化主要原因，制定降低礦石損失、貧化指標(biāo)的措施，對礦山持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、提質(zhì)增效具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦山貧損指標(biāo)現(xiàn)狀

某金屬礦山井下生產(chǎn)分為南緣、北緣兩個(gè)礦帶，南緣目前以上向分段碎石膠結(jié)充填法為主，北緣主要采用點(diǎn)(條)柱式上向水平分層尾砂充填法回采。南緣上向分段碎石膠結(jié)充填法設(shè)計(jì)損失率為15%，貧化率為12%；北緣點(diǎn)(條)柱式上向水平分層尾砂充填采礦法設(shè)計(jì)損失率為17.5%，貧化率為15%。綜合損失率為16%，貧化率為14%。礦山2013~2015年開采礦體地質(zhì)品位約為0.81%，綜合貧損指標(biāo)及井下出礦品位見表1。

表1 2013~2015年礦山貧損指標(biāo)

從表1可以看出，礦山開采實(shí)際貧損指標(biāo)比設(shè)計(jì)指標(biāo)偏高，與國內(nèi)外相同采礦方法的礦山相比，礦石損失、貧化指標(biāo)均有較大下降空間。

2 貧化損失產(chǎn)生的原因分析

2.1 自然條件因素

該金屬礦山礦床地質(zhì)條件復(fù)雜，礦體及圍巖穩(wěn)固程度差，由于礦區(qū)成巖成礦作用的特殊性，巖體、礦體節(jié)理及微裂隙十分發(fā)育，圍巖蝕變發(fā)育普遍而強(qiáng)烈。多數(shù)圍巖蝕變都會(huì)降低巖石的硬度，進(jìn)一步破壞巖體的結(jié)構(gòu)和完整性，因而極易產(chǎn)生不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。由于各地段巖石工程地質(zhì)狀況不一樣，回采過程中，局部地應(yīng)力較為集中，導(dǎo)致采礦巷道出現(xiàn)垮塌，致使部分礦石無法回采，造成礦石損失，采出礦過程中，部分圍巖因地應(yīng)力集中垮塌混入礦石內(nèi)，導(dǎo)致出礦 貧化。

此外，南緣礦帶主礦體消耗殆盡、小礦體不規(guī)則，品位也在逐漸下降；北緣礦體變化大，空間賦存狀態(tài)復(fù)雜，礦廢石穿插紊亂，巖石穩(wěn)固性差，同樣會(huì)造成采出礦貧損指標(biāo)偏大。礦山地質(zhì)品位從2006年的0.89%不斷下降至2013年的0.81%。

2.2 采礦設(shè)計(jì)因素

南緣采用上向分段碎石膠結(jié)充填法采礦，最主要的礦石損失環(huán)節(jié)在于第一步驟與第二步驟兩條回采進(jìn)路中間的三角礦柱脊部及邊角無法一次性回采，造成礦柱永久損失，損失率為8%~10%之間；其次，南緣礦帶每個(gè)回采步距設(shè)計(jì)僅5~6 m，回采結(jié)束后，從上分段對應(yīng)充填巷道轉(zhuǎn)入碎石進(jìn)行膠結(jié)充填，充填結(jié)束后，原采場“眉線”前端與充填體緊密靠近，沒有自由面。下步距采礦時(shí)，中深孔爆破沖擊波壓縮推動(dòng)前端充填體，形成爆破自由面(俗稱“開頭炮”)，礦石在爆破沖擊波壓縮推動(dòng)下，大部分直接嵌入充填體內(nèi)，無法分別鏟出，造成礦石損失，損失率約為3%~5%。

北緣礦帶點(diǎn)(條)柱式上向水平分層尾砂充填法采礦設(shè)計(jì)損失主要存在兩個(gè)方面，首先是采場因安全原因，需在上盤不穩(wěn)固段留護(hù)壁礦柱，然后在采場內(nèi)每隔6 m跨度留3 m×3 m的縱向連續(xù)點(diǎn)柱，損失率約為8%~10%；其次是尾砂充填后，采場底板未進(jìn)行膠結(jié)“鋪面”，采出礦過程中，部分礦石與尾砂充填體混合，甚至形成礦石“墊底”，造成出礦損失，損失率為3%~5%。采場采用分級尾砂充填后表面含泥重，充填體強(qiáng)度低，鏟運(yùn)機(jī)在供礦過程中，尾砂會(huì)隨礦石一起被鏟起，進(jìn)入溜井造成出礦貧化。

2.3 技術(shù)管理因素

(1) 回采設(shè)計(jì)不完善，地測資料與現(xiàn)場實(shí)際存在差異，在采礦設(shè)計(jì)時(shí)產(chǎn)生偏差造成貧化損失。

(2) 回采工藝質(zhì)量較差，南緣中深孔爆破“開頭炮”質(zhì)量、充填質(zhì)量，中深孔質(zhì)量、巷道施工質(zhì)量偏差，都會(huì)造成南緣采礦貧化損失；北緣現(xiàn)場采礦施工質(zhì)量、充填質(zhì)量偏差，也會(huì)造成采礦礦石貧化損失。

(3) 技術(shù)管理滯后，技術(shù)人員服務(wù)不及時(shí)、技術(shù)規(guī)范執(zhí)行不嚴(yán)，現(xiàn)場監(jiān)督管理缺失或滯后造成的礦石貧化損失。

3 降低貧化損失的措施

3.1 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

(1) 南緣礦帶在第二步驟采礦前，提前設(shè)計(jì)孔深為3.0 m左右的水平淺孔回收采場底部兩側(cè)三角礦柱的礦量；中深孔設(shè)計(jì)前，核實(shí)地測資料的準(zhǔn)確性，確保中深孔設(shè)計(jì)符合現(xiàn)場實(shí)際；零星小礦體布置中深孔上向探礦進(jìn)一步掌握礦體空間賦存狀態(tài)并對礦體進(jìn)行修正，及時(shí)根據(jù)礦體特征優(yōu)化采礦布置、控制中深孔采幅。

(2) 北緣礦帶在采場底部結(jié)構(gòu)完成后，提前在底柱上面鋪設(shè)鋼筋混凝土隔離層，提高底柱回采率；回采過程中，根據(jù)礦體賦存特征及時(shí)優(yōu)化回采設(shè)計(jì)、控制局部無法避免的廢石段采幅，高品位采場采取礦柱二步驟回采、采場膠結(jié)鋪面等措施。

(3) 對于界線模糊地段及時(shí)采樣化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果二次圈定礦體界線，為優(yōu)化回采設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)，從設(shè)計(jì)層面減少礦石的貧化損失。

3.2 施工環(huán)節(jié)

(1) 地質(zhì)、測量、采礦專業(yè)技術(shù)人員要勤下現(xiàn)場，做好施工環(huán)節(jié)的技術(shù)服務(wù)與現(xiàn)場管理。采礦技術(shù)員在設(shè)計(jì)下發(fā)時(shí)向施工管理人員做好技術(shù)交底。地質(zhì)、測量、采礦專業(yè)技術(shù)人員每天到施工現(xiàn)場檢查掘進(jìn)巷道、中深孔、充填施工情況，確保施工質(zhì)量，同時(shí)檢查礦、廢石分出分運(yùn)情況，發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場進(jìn)行協(xié)調(diào)并反饋，避免超采、欠挖、礦廢石混出等造成礦石貧化損失的現(xiàn)象。

(2) 施工人員嚴(yán)格按照回采設(shè)計(jì)及工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。中深孔鑿巖時(shí)炮孔深度、角度、位置、排列順序，盡可能地做到施工與設(shè)計(jì)相符合，為下一工序打好基礎(chǔ)。淺孔采礦確保作業(yè)現(xiàn)場安全，回采順序合理。

(3) 基層管理人員要發(fā)揮現(xiàn)場管理作用。對施工工藝、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全進(jìn)行嚴(yán)格管控，現(xiàn)場巖性、頂板發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)糾正，并與上級管理人員、技術(shù)人員保持信息溝通。

3.3 回采環(huán)節(jié)

(1) 南緣礦帶中深孔首次爆破采礦時(shí)，必須有采礦技術(shù)員跟班指導(dǎo)，確保“開頭炮”質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)采幅要求?；夭赏瓿珊?，必須檢查采空區(qū)礦石是否回收干凈，礦、車間兩級確認(rèn)合格后，拍照存檔，再安排充填。

(2) 北緣采場內(nèi)生產(chǎn)探礦掘進(jìn)要按照回采順序優(yōu)先安排探礦，地質(zhì)技術(shù)人員掌握探礦掘進(jìn)長度，探礦掘進(jìn)必須探明礦體邊界。回采設(shè)計(jì)必須采下的廢石，安排采場現(xiàn)場堆存，嚴(yán)禁進(jìn)入礦溜井造成礦石貧化。

(3) 北緣礦帶礦體品位較高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的采場，采用膠結(jié)充填二步驟回采礦柱。采場回采即將結(jié)束前，現(xiàn)場檢查采場內(nèi)礦柱完好情況和采場安全情況，對符合安全、技術(shù)要求的高品位礦柱或邊幫現(xiàn)場確定回采方案，確保北緣采場最大程度回采高品位礦石，減少礦柱的損失。

回采環(huán)節(jié), 不僅僅依靠地質(zhì)、采礦技術(shù)人員現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo) , 生產(chǎn)車間施工管理人員要主動(dòng)參與現(xiàn)場貧損管理，并把采場貧損指標(biāo)與管理人員績效工資掛鉤，調(diào)動(dòng)施工管理人員的積極性，從而做好對回采環(huán)節(jié)礦石貧化損失的控制。

3.4 驗(yàn)收環(huán)節(jié)

(1) 工程結(jié)束后，組織礦、車間兩級驗(yàn)收。南緣礦帶采礦進(jìn)路切割井、中深孔驗(yàn)收時(shí)，對切割井高度、中深孔傾角及孔深進(jìn)行實(shí)測，并繪制剖面圖，確保切割井和中深孔符合設(shè)計(jì)要求，不符合技術(shù)要求的及時(shí)制定改進(jìn)措施。

(2) 北緣礦帶在采場結(jié)束前要進(jìn)行預(yù)驗(yàn)收。地質(zhì)技術(shù)員現(xiàn)場確認(rèn)采場是否回采到位，邊角礦石是否清理干凈，合格后通知測量人員及其他相關(guān)人員做好采場驗(yàn)收工作，驗(yàn)收嚴(yán)格按采場驗(yàn)收規(guī)范執(zhí)行。

(3) 充填過程中安排技術(shù)員檢查取樣，確保實(shí)際料漿濃度、碎石料源、充填擋墻、充填體強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，否則，相應(yīng)充填量不予驗(yàn)收并對施工單位進(jìn)行處罰。

4 結(jié) 論

礦石的損失率與貧化率是礦山企業(yè)非常重要的兩項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。雖然采礦方法不盡相同，但是面臨的共性問題，解決問題的方式又大同小異。某金屬礦山通過近幾年實(shí)際貧化、損失指標(biāo)的綜合分析，找出了問題所在，采取了相應(yīng)的措施對各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，貧損管理工作取得了一定的效果。

自2016年以來，該礦采出礦品位穩(wěn)中有升。參照礦山相關(guān)報(bào)表，2016年，井下出礦量為73.64萬t，銅出礦品位為0.71%，礦石損失率為14.97%，貧化率為11.83%，與設(shè)計(jì)指標(biāo)相比，貧損指標(biāo)分別降低了1.03，2.17個(gè)百分點(diǎn)，減少礦石損失7716 t，創(chuàng)造利潤46.3萬元，減少廢石混入量15980 t，節(jié)約供礦、提升、運(yùn)輸、選礦直接成本64.43萬元，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益110.73萬元；2017年，該礦井下出礦量為71.87萬t，井下出礦品位為0.70%，礦石損失率為14.26%，貧化率為12.28%，與設(shè)計(jì)指標(biāo)相比，貧損指標(biāo)分別降低了1.74，1.72個(gè)百分點(diǎn)，減少礦石損失13349 t，創(chuàng)造利潤80.09萬元，減少廢石混入量12362 t，節(jié)約供礦、提升、運(yùn)輸、選礦直接成本49.84萬元，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益129.93萬元。該礦降低礦石貧化損失措施實(shí)踐以來，礦石損失、貧化指標(biāo)得到較大改善，出礦品位得到明顯提升，年直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益達(dá)100萬元以上，同時(shí)，礦山中段服務(wù)年限延長，相應(yīng)開拓、采切工程費(fèi)用、固定成本攤銷降低，提高了礦山經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 鮑俠杰.豐山銅礦北緣采場穩(wěn)定性研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā), 2004,24(6).

[2] 楊仕教,古德生,丁德馨,等.豐山銅礦北緣采區(qū)礦巖穩(wěn)定性分級的灰色聚類方法研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2004,24(1).

[3] 梁德義.礦山經(jīng)營理念對礦石貧化損失的影響[J].采礦技術(shù), 2007,7(3).

[4] 章忠憲,楊耀亮.豐山銅礦碎石膠結(jié)充填技術(shù)研究[J].世界采礦快報(bào),1999(7).

[5] 岑佑華,余琳.豐山銅礦上向分段碎石膠結(jié)充填采礦法研究與實(shí)踐[J].中國礦山工程,2006(2).

[6] 孫琪年.降低采礦損失率和貧化率的研究與實(shí)踐[J].采礦技術(shù), 2009,9(3).

(2018?06?14)

毛 勇(1977—)，男，湖北羅田人，工程師，工程碩士，主要從事礦山采礦技術(shù)管理工作，Email: 844682162 @qq.com。