海南山金公司薄礦脈削壁充填采礦法的應(yīng)用

張英磊，李 陽(yáng)，孫長(zhǎng)勝

（海南山金礦業(yè)有限公司，海南 樂(lè)東 572531）

在以往金礦開(kāi)采工作當(dāng)中，對(duì)于急傾斜薄礦脈礦山，通常情況下采用的是無(wú)底柱淺孔留礦法來(lái)進(jìn)行開(kāi)采，這種開(kāi)采工的方法，在結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝流程上比較簡(jiǎn)單，管理工作更加方便，可以使用礦石自動(dòng)進(jìn)行放礦工作，采場(chǎng)工程量小，采礦工作成本較低。在實(shí)踐工作過(guò)程中，因?yàn)榈V脈厚度相對(duì)較薄，為了有效滿足后續(xù)的作業(yè)工作要求，需要回采部分下盤(pán)的圍巖結(jié)構(gòu)，造成工作人員需要在較大的暴露面環(huán)境下來(lái)進(jìn)行工作，人身安全無(wú)法得到保證，特別是在回采急傾斜破碎薄礦脈地帶，這一問(wèn)題表現(xiàn)更加明顯，甚至還存在個(gè)別的回采場(chǎng)達(dá)到20m高度之后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)冒頂問(wèn)題，對(duì)工作人員的人身安全造成巨大威脅，最終造成整個(gè)財(cái)產(chǎn)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)采，形成的經(jīng)濟(jì)損失比較嚴(yán)重。與此同時(shí)，因?yàn)閹r石破碎程度相對(duì)較高，采場(chǎng)當(dāng)中普遍存在開(kāi)采幅度較大，貧化率過(guò)高，通常長(zhǎng)80%以上造成大量的廢石混入到礦體當(dāng)中，加大了選礦工作成本，同時(shí)也會(huì)造成部分貴金屬的損失。基于此需要有效結(jié)合礦體賦存特點(diǎn)，包含急傾斜破碎薄礦脈，開(kāi)采工作單位提出使用削壁充填采礦法來(lái)進(jìn)行回采工作，并且展開(kāi)了一系列工業(yè)試驗(yàn)。

1 抱倫金礦與開(kāi)拓方式

1.1 金礦概況

抱倫金礦礦脈為含金石英脈和含金蝕變巖型中溫變質(zhì)熱液礦床。礦體嚴(yán)格受礦化破碎帶控制。目前，礦山探明斷裂構(gòu)造破碎帶共13條，除Tr13破碎帶不同方向外，其它12條破碎帶基本上平行產(chǎn)出。破碎帶間距一般為50m～80m，走向330°～355°，傾向240°～265°，傾角55°～82°，破碎帶長(zhǎng)400m～2070m，寬一般10m～50m，最寬120m。礦化破碎帶內(nèi)共圈定礦體27個(gè)，礦體長(zhǎng)度70m～1240m，厚度0.20m～7.84m，一般1.06m～3.03m，礦體平均品位1.00g/t～29.30g/t[1]。

礦山采用平硐、盲斜井和盲豎井聯(lián)合開(kāi)拓方式，無(wú)底柱淺孔留礦法采礦。目前，礦山開(kāi)采主要集中在Tr1構(gòu)造破碎帶中豪崗嶺礦段，破碎帶走向330°～355°，傾向240°～265°。開(kāi)采對(duì)象主要為V1～V15礦體，礦體厚度較小，平均厚度為0.6m，且礦體形狀變化較大，所處地層斷層較多，礦體不連續(xù)，出現(xiàn)尖滅側(cè)覆現(xiàn)象。豪崗嶺礦段300m水平以上大部分礦體已開(kāi)采完畢，民采空區(qū)和礦山開(kāi)采空區(qū)多，并且大部分已連接貫通。

1.2 開(kāi)拓方式

抱倫金礦采用平硐+盲斜井+盲豎井聯(lián)合開(kāi)拓方式，目前共形成14個(gè)中段，如圖2所示，其中采用平硐開(kāi)拓的有+400中段、+370中段、+335中段、+300中段、+248中段；采用平硐+盲斜井開(kāi)拓，三號(hào)坑有+275中段、+250中段，二號(hào)坑有+215中段、+190中段、+160中段、+130中段、+75中段、+25中段，230斜井有+130中段、+75中段、+25。

圖2 探礦巷的傾角及礦柱

中段；采用豎井開(kāi)拓的有+215中段、+130中段、+25中段、-25中段和-75中段[2]。

2 采礦工作方法分析

該金礦之前經(jīng)歷過(guò)民間開(kāi)采，后續(xù)展開(kāi)有規(guī)劃性的正規(guī)開(kāi)采工作，在民采工作過(guò)程中，主要使用的是“之”字型的空?qǐng)龇▉?lái)進(jìn)行開(kāi)采，在后續(xù)進(jìn)行正規(guī)開(kāi)采工作之后，礦山開(kāi)采工作單位使用的是無(wú)底柱前孔留礦法，與中深孔分段空?qǐng)龇?。其中因?yàn)橹猩羁追侄慰請(qǐng)龇ǎ陂_(kāi)采工作過(guò)程中形成了較大規(guī)模的采空區(qū)域，造成采空區(qū)域出現(xiàn)明顯的塌陷問(wèn)題直通道地表結(jié)構(gòu)，給整個(gè)礦山的安全生產(chǎn)工作，以及周?chē)沫h(huán)境保護(hù)工作，形成了較大的影響?，F(xiàn)在的礦山已經(jīng)廢棄使用中深孔分段礦方法，并且對(duì)削壁填充法進(jìn)行深入研究和使用。

2.1 淺孔留礦法回采法分析

淺孔留礦法回采的礦房在回采過(guò)程中常常會(huì)遇到一種如下形狀的礦脈。

圖1 淺孔留礦法回采礦房所呈現(xiàn)的礦脈形狀

而目前我們常常是按照如下方法回采：依然采用淺孔留礦法回采，隨著礦體逐層回采的同時(shí)，超前2m～4m施工一條傾角為50°的探礦巷，探礦巷以下的礦體留作礦柱，待后期再進(jìn)行設(shè)計(jì)回收[3]。

通過(guò)多年的觀察總結(jié)，建議可將左半部分礦體采用淺孔留礦法回采，右半部分礦體采用削壁充填法回采，中間砌筑混凝土隔墻，右半部分超前左半部分1m～2m高，并將采下的礦石人工倒運(yùn)至左半部分，這樣做可以一次性將礦體回收，降低了后期回采那部分殘余礦體的投入。

2.2 削壁充填采礦的幾種變形工作方案

礦山在長(zhǎng)期削壁填充采礦法的適用工作過(guò)程中，需要基于礦體賦存條件及其圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)筑情況，在削壁充填采礦法的基礎(chǔ)工作方案上，有效探索出適合企業(yè)采礦工作的一種變形工作方案，有效解決實(shí)際生產(chǎn)工作過(guò)程中所存在的技術(shù)難題具體如下。

第一，礦脈在整個(gè)開(kāi)采廠內(nèi)部的走向變化幅度相對(duì)較小，礦脈產(chǎn)狀比較穩(wěn)定的條件下，可以通過(guò)使用體積更小、質(zhì)量更輕移動(dòng)效率更快的7.5KW，小型電耙使用向上傾斜5°～6°的工作面，可以有效提高采礦生產(chǎn)工作效率和安全性，同時(shí)可以有效降低工作人員的工作強(qiáng)度。

第二，使用外取料干式充填采礦工作方式。當(dāng)?shù)V脈厚度超過(guò)1.0m的條件下，上下盤(pán)的圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對(duì)較低，通過(guò)使用充填采礦工作方法，在上部的中段位置去充填料進(jìn)行填充處理，可以有效解決回采工作過(guò)程中，不允許存在較大暴露面積而形成的安全隱患問(wèn)題。

第三，層面小硐取料填充采礦工作方法。由于礦脈變化程度相對(duì)較大，局部礦脈厚度超過(guò)1.0m，同時(shí)圍巖結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的條件下，在下盤(pán)垂直礦脈走向上需要打小硐進(jìn)行充填，可以有效控制局部位置采幅寬度，提高采礦工作效率和穩(wěn)定性[3]。

2.3 回采工藝技術(shù)

在開(kāi)采場(chǎng)當(dāng)中使用YT-24或YSP-45型鑿巖機(jī)設(shè)備，沿著礦體延伸方向設(shè)置炮孔，炮孔整體呈“一”字型或者“之”字形，排列炮孔的孔間距范圍在0.6m～0.8m之間，孔洞深度在1.2m～1.5m之間，使用的是巖石炸藥、火雷管起爆、先爆礦體保證崩落下來(lái)的礦石直接掉落在拉底巷道當(dāng)中，然后使用小型膠輪運(yùn)輸車(chē)輛，將掉落下來(lái)的礦石直接輸送到溜礦井當(dāng)中，從運(yùn)輸巷道中的溜井放礦閘門(mén)，直接輸送到礦車(chē)內(nèi)運(yùn)出坑道。因?yàn)?，礦體的厚度相對(duì)較小，因此為了有效創(chuàng)造出必要的采礦工作空間，必須要崩落圍巖結(jié)構(gòu)崩落下來(lái)的圍巖結(jié)構(gòu)，作為其中的干式填充料，直接充填在采空區(qū)域范圍之內(nèi)，作為下一個(gè)分層回采工作平臺(tái)，起到了支撐上下盤(pán)圍巖結(jié)構(gòu)的作用和效果。

2.4 礦巖分采,采場(chǎng)充填

因?yàn)榈V體的厚度相對(duì)較薄，在開(kāi)采工作過(guò)程中需要大面積的崩落圍巖結(jié)構(gòu)，崩落圍堰結(jié)構(gòu)和落礦工作之間需要同步進(jìn)行，會(huì)造成礦石產(chǎn)生較大的貧化情況，為了全面提高礦石的開(kāi)采工作質(zhì)量，需要進(jìn)行礦石到分部開(kāi)采，根據(jù)礦體及其作為圍巖結(jié)構(gòu)的物理性能以及圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性情況，礦巖開(kāi)采工作過(guò)程中可以考慮使用以下幾種方式：第一，選落礦之后爆破下盤(pán)圍巖部分；第二，先落礦之后爆上盤(pán)圍巖部分；第三，先爆破下盤(pán)圍巖后進(jìn)行落礦；第四，先爆破上盤(pán)圍巖部分然后進(jìn)行落礦。基于本次金礦開(kāi)采工作條件情況，下盤(pán)的圍巖部分規(guī)劃程度相對(duì)較高，可爆破性能更好，礦脈的氧化程度相對(duì)較高，同時(shí)破碎程度和穩(wěn)定性相對(duì)較差，如果先爆破圍巖結(jié)構(gòu)，則礦體無(wú)法直接進(jìn)行保存，因此通過(guò)使用先落礦后，爆破下盤(pán)圍巖結(jié)構(gòu)的方式來(lái)進(jìn)行開(kāi)采[4]。

采場(chǎng)充填主要是以鑿巖爆破方式為主，基于干式充填料的方法進(jìn)行采場(chǎng)充填，崩落圍巖結(jié)構(gòu)的厚度大小和礦體結(jié)構(gòu)厚度、巖石松散系數(shù)以及最小的采幅量之間有著直接的關(guān)聯(lián)，如果礦體較薄最小采幅量大小，需要控制在1.0m左右崩落的圍巖結(jié)構(gòu)，由于體積膨脹會(huì)造成充填料的體積過(guò)剩，此時(shí)開(kāi)采場(chǎng)當(dāng)中需要設(shè)置廢石溜井，方便放出充填料多余的部分。如果礦體的厚度上較大則充填材料也需要進(jìn)一步加大，此時(shí)需要保證崩落更厚的圍巖層。

2.5 礦石搬運(yùn)

掉落下來(lái)的礦石需要使用鋼板焊接的膠輪運(yùn)礦車(chē)輛，或者是人工進(jìn)行運(yùn)輸，將礦石直接輸送到溜礦井當(dāng)中。采場(chǎng)當(dāng)中的溜礦井之間的間距大小，主要取決于運(yùn)輸方法和設(shè)備類(lèi)型，人工搬運(yùn)過(guò)程中礦井之間的間距大小需要控制在10m左右，膠輪運(yùn)礦車(chē)輛搬運(yùn)最大的間距大小可以擴(kuò)大到15～20m之間，小型的電耙搬運(yùn)溜礦井之間的間距大小設(shè)置為25m。

2.6 架設(shè)順路溜礦井

在礦石搬運(yùn)工作完成之后，可以進(jìn)行崩落圍巖的鑿巖工作，并且可以通過(guò)使用坑木將其制作成長(zhǎng)方形的框架結(jié)構(gòu)，順路架設(shè)溜礦井。在進(jìn)行圍巖爆破工作之前，可以通過(guò)使用木板或者是鋼板，將順路溜礦井蓋上，防止出現(xiàn)廢石直接掉落到溜礦井內(nèi)部，并且也起到了溜礦井的防護(hù)作用和效果。通過(guò)使用木支架搭設(shè)順路溜礦井，對(duì)木材的消耗量相對(duì)較大，為了有效控制木材的消耗量，可以通過(guò)使用鐵板卷成直徑大小范圍，在1.0m～1.5m之間的圓形筒，并且逐節(jié)進(jìn)行連接。通過(guò)這種方法操作比較簡(jiǎn)單、適用性更強(qiáng)，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也更加明顯，但是在耐磨性能上相對(duì)較差。

2.7 礦柱回采

采場(chǎng)中的間柱回采工作中，使用隔中段前孔一次爆破回填工作方法，因?yàn)樘盍虾徒ㄖ嗷ブg不存在隔離層，回采工作過(guò)程中礦石的損失貧化率相對(duì)較高，如果礦石的品位較低同時(shí)礦體較薄，則可以將其作為永久損失不進(jìn)行回采工作。礦體結(jié)構(gòu)的頂部柱回采工作，可以使用后退式回采工作方法，通過(guò)使用礦房回采出礦工作系統(tǒng)上采本中段的頂柱部分，并且實(shí)現(xiàn)將上中段抵住同步進(jìn)行回采，礦柱回采工作過(guò)程中不能破壞原有生產(chǎn)工作中的通風(fēng)系統(tǒng)。礦柱回采的礦石損失貧化率相對(duì)較高，同時(shí)生產(chǎn)能力相對(duì)較低，其中還存在一些不穩(wěn)定性因素。當(dāng)?shù)V石品位相對(duì)較高、厚度大小適中的情況下，可以在采場(chǎng)的抵住位置上，通過(guò)建造混凝土或者是鋼盤(pán)混凝土隔離層，也可以建設(shè)人工混凝土底柱，進(jìn)一步改善礦柱的回采工作條件，保證開(kāi)采工作的安全穩(wěn)定進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，削壁充填采礦法主要適合于急傾斜極薄礦脈的回采,對(duì)極薄礦脈的開(kāi)采降低礦石的損失和貧化有著非常明顯的工作優(yōu)勢(shì)。該開(kāi)采場(chǎng)的開(kāi)采工作已經(jīng)基本完成，通過(guò)使用削壁充填采礦工作方法，在急傾斜破碎礦脈當(dāng)中的有效使用，在整個(gè)開(kāi)采工作的效率和經(jīng)濟(jì)效益方面非常明顯，整個(gè)開(kāi)采工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境安全得到了全面改善，沒(méi)有產(chǎn)生比較嚴(yán)重的冒頂問(wèn)題，工作人員的人身安全得到了充分保證。