山東招遠(yuǎn)阜山金礦東風(fēng)礦區(qū)礦床開采實(shí)踐

遠(yuǎn)義飛，馬宏偉，莫東旭，徐濤，羅佳

(1.山東中礦集團(tuán)有限公司，山東 招遠(yuǎn)市 265400；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012)

1 礦床賦存條件及開采概況

阜山金礦東風(fēng)礦區(qū)位于招（遠(yuǎn)）—平（度）斷裂帶的北東段，礦區(qū)范圍內(nèi)稱破頭青斷裂[1?3]。該斷裂為礦區(qū)內(nèi)的主要控礦構(gòu)造，在平面上呈波狀彎曲，走向介于40°～80°之間，傾向南東，傾角介于28°～47°之間，屬于傾斜薄至中厚礦體[4?6]。斷裂帶寬為40m～320m，一般寬為160m。斷層泥穩(wěn)定連續(xù)，厚為0.3m～1.6m。該斷裂帶主要顯示為壓扭性，并具有多期次活動(dòng)的特征。斷裂帶上盤至下盤依次為黃鐵絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖帶、絹英巖化花崗巖帶，礦體賦存于下盤的構(gòu)造蝕變巖帶中。主要成礦物質(zhì)來源于新太古代變質(zhì)基底和中生代花崗巖。礦石成因類型為細(xì)脈狀—脈狀黃鐵絹英巖化質(zhì)碎裂巖型及細(xì)脈—網(wǎng)脈狀、脈狀、斑點(diǎn)狀絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖型，工業(yè)類型為易選低硫銀金礦石[5]。

該礦礦區(qū)從1972年開始建礦，1975年基建結(jié)束并開始投產(chǎn)，迄今為止已開采了45年，靠豐富的黃金資源和不斷應(yīng)用新技術(shù)、新工藝，經(jīng)濟(jì)效益和黃金產(chǎn)量逐年提高?，F(xiàn)有開拓系統(tǒng)為豎井+盲豎井聯(lián)合開拓方式，提升系統(tǒng)由多條豎井和多條盲豎井組成，采用充填采礦法開采，段高為40m，從+90m～?840m中段共開拓26個(gè)生產(chǎn)中段。采用側(cè)翼對(duì)角機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，新鮮風(fēng)流從主豎井、副井進(jìn)入，污風(fēng)經(jīng)6號(hào)盲豎井、7號(hào)盲豎井、回風(fēng)巷從南風(fēng)井排至地表[6]。

2 充填系統(tǒng)

2.1 充填工藝

該礦區(qū)充填站充填方式為膠結(jié)充填和非膠結(jié)充填2種，充填骨料為分級(jí)尾砂，膠結(jié)充填時(shí)選用當(dāng)?shù)?2.5復(fù)合硅酸鹽水泥[7]。

來自選礦廠的尾砂經(jīng)旋流器分級(jí)沉砂等一系列處理，貯存于充填尾砂倉(cāng)。非膠結(jié)充填時(shí)，充填料漿質(zhì)量濃度為50%左右，充填料漿沿充填管路途經(jīng)充填豎井、采場(chǎng)充填井及斜坡道流入采場(chǎng)。膠結(jié)充填時(shí)，尾砂漿與水泥進(jìn)行攪拌，制成質(zhì)量濃度為56%、灰砂比為1∶4的充填料漿，利用非膠結(jié)充填管線輸送至采場(chǎng)。

2.2 充填前的準(zhǔn)備工作

（1）吊掛采場(chǎng)充填管。采場(chǎng)分層出礦后，吊掛采場(chǎng)充填管。吊掛高度高于預(yù)計(jì)充填砂面約為0.5m。采場(chǎng)兩側(cè)各吊掛一根水平充填管，長(zhǎng)度為采場(chǎng)單側(cè)長(zhǎng)度的2/3左右。

（2）加高順路溜礦井、人行泄水井。溜礦井鋼筒直徑為0.8m，壁厚為4mm；人行泄水井鋼筒直徑為0.8m，壁厚為3mm；均由鋼板卷曲焊接而成。順路溜礦井和人行泄水井架設(shè)可與采場(chǎng)充填管吊掛工作同時(shí)進(jìn)行。架設(shè)時(shí)采用電焊全縫焊接，安裝傾角與礦體傾角相同，人行泄水井焊接好后，用木蓋封住上口，然后在鋼筒外側(cè)包扎1～2層編織布，形成泄水結(jié)構(gòu)。

（3）構(gòu)筑充填隔墻。采場(chǎng)之間不留間柱，充填隔墻用編織袋裝尾砂壘成，高為1.0～1.2m，厚為0.5m，寬為礦體的水平厚度。

2.3 采場(chǎng)充填

充填時(shí)，先向充填管中加入5m3左右的清水，以檢查整個(gè)管路是否暢通和泄漏，并潤(rùn)滑管路。充填過程中，約40%的水需要由人行泄水井排出，需要加強(qiáng)“虹吸”泄水的管理工作，以提高充填效率。停機(jī)前，須向充填管內(nèi)加入3～5m3的清水，用以沖洗管路，防止因充填尾砂沉積而堵塞管路。充填后，采場(chǎng)的空間高度應(yīng)控制在2m左右。采用多點(diǎn)下料、分次分區(qū)充填技術(shù)，解決了細(xì)長(zhǎng)采場(chǎng)充填面不平整、采場(chǎng)泄水慢的技術(shù) 難題。

2.4 采場(chǎng)泄水

采用鋼筒外側(cè)包扎1～2層編織布泄水。采場(chǎng)充填水從人行泄水天井泄出后，采場(chǎng)泄水天井進(jìn)入中段巷道，再經(jīng)鉆孔下泄到最低中段，再匯入井下水倉(cāng)。采場(chǎng)充填泄水一般只須1個(gè)班左右，即可進(jìn)行下一分層回采。

3 采礦方法

3.1 礦房回采方案

礦區(qū)中的礦體形態(tài)單一，產(chǎn)狀變化簡(jiǎn)單，礦化較連續(xù)；礦體厚度變化系數(shù)為18%～78%，厚度穩(wěn)定。針對(duì)礦山的開采技術(shù)條件及開采現(xiàn)狀，確定選用上向水平分層充填采礦法作為礦房回采方案[8?9]，如圖1所示。

3.1.1 采場(chǎng)布置及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

當(dāng)?shù)V體厚度小于6m時(shí)一般采用沿礦體走向的上向水平分層尾砂充填采礦法，礦塊長(zhǎng)即礦體走向長(zhǎng)度，礦塊垂直高度為段高40m，礦快寬即礦體的水平厚度，底柱高6m，采場(chǎng)分層落礦高度為2.0m，最大控頂高度不超過4.0m。厚度大于6m的礦體一般采用垂直礦體走向布置上向水平分層尾砂水力充填采礦法，礦房長(zhǎng)即礦體的水平厚度，礦塊寬為12m，礦柱寬為3m，底柱高為6m，采場(chǎng)分層落礦高度為2.0m，最大控頂高度不超過4.0m。采用WJD-1型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦。

3.1.2 采切工程

通過掘進(jìn)出礦穿連接采場(chǎng)和脈外運(yùn)輸巷，礦房?jī)?nèi)布置2個(gè)溜礦井、1個(gè)人行通風(fēng)泄水井和行人通風(fēng)充填井。在拉底平巷底板澆筑600mm厚的膠結(jié)充填體假底，作為下中段回采的頂板。然后建造溜礦井和人行泄水井底座，形成采場(chǎng)底部結(jié)構(gòu)。

3.1.3 回采工藝

采場(chǎng)回采自下往上分層進(jìn)行，以溜礦井為中心向采場(chǎng)兩側(cè)推進(jìn)。同一中段沿礦體走向連續(xù)布置采場(chǎng)，采場(chǎng)與采場(chǎng)之間呈階梯式布置。

（1）鑿巖爆破。采用7655鑿巖機(jī)配40mm“一”字型鉆頭，在充填體上進(jìn)行鑿巖工作，鉆鑿打傾角為15°左右的孔，孔深為1.5m～2m，排距為0.6m，眼距為1m。一次采高2m，崩下一小層礦后，再站在礦堆上繼續(xù)上一小分層鑿巖，壓頂采用控制爆破，保證頂板平整與穩(wěn)定。鑿巖結(jié)束后，清潔炮孔，采用人工裝藥，炸藥采用2#巖石炸藥，導(dǎo)爆索-導(dǎo)爆管微差雷管復(fù)式起爆系統(tǒng)，CHA-300型起爆器配CCH型導(dǎo)爆管非電擊發(fā)針擊發(fā)雙導(dǎo)爆管一段雷管，雙導(dǎo)爆管一段雷管再引爆雙傳爆導(dǎo)爆索。

（2）采場(chǎng)通風(fēng)。爆破后，新鮮風(fēng)流由泄水平巷經(jīng)通風(fēng)泄水井進(jìn)入采場(chǎng)，沖洗作業(yè)面后污風(fēng)由行人通風(fēng)充填井排至上中段回風(fēng)巷。

（3）采場(chǎng)出礦。對(duì)于爆破作業(yè)面區(qū)域頂板、兩幫不平整部分和倒掛部分采用撬頂?shù)劝踩胧?。視頂板穩(wěn)固情況，對(duì)采場(chǎng)中不穩(wěn)固區(qū)域采用錨桿和錨索聯(lián)合進(jìn)行支護(hù)，在確認(rèn)安全后方可出礦。各分層均采用1m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)在采場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行鏟裝作業(yè)，鏟取礦石后直接卸往溜礦井裝入礦車。分層回采結(jié)束后，清理采場(chǎng)，減少遺留礦石，降低礦石損失。

（4）采場(chǎng)支護(hù)。待開采至設(shè)計(jì)高度后，進(jìn)行采場(chǎng)護(hù)頂。對(duì)局部不穩(wěn)固頂板進(jìn)行錨索-錨桿-鋼筋網(wǎng)-素噴混凝土等組合支護(hù)方式，支護(hù)密度視礦巖穩(wěn)固性而定。

（5）采場(chǎng)充填。每分層的礦石清理完畢后，根據(jù)充填的要求，可進(jìn)行充填準(zhǔn)備及充填作業(yè)。尾砂料漿經(jīng)充填管道從行人通風(fēng)充填井進(jìn)入采場(chǎng)，充填至上一分層的巷道底板水平，留1.3m左右的作業(yè)空間，待充填體凝固后方可進(jìn)行上一分層回采作業(yè)。回采作業(yè)循環(huán)圖表主要按照鑿巖設(shè)備效率和出礦設(shè)備效率編排，見圖2。

3.1.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過對(duì)比、計(jì)算和分析得出該類型采礦方法的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，見表1。

圖1 回采方案

圖2 回采作業(yè)循環(huán)圖

表1 采場(chǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.2 頂?shù)字夭?/h3>

采場(chǎng)設(shè)計(jì)底柱為6m，不留頂柱。待下部采場(chǎng)回采至上部相應(yīng)采場(chǎng)底柱時(shí)一并回采采場(chǎng)底柱，回采之前施工探空探水眼，探明剩余頂板還有2m，采場(chǎng)頂板較穩(wěn)固。為最大限度地回采底柱，采用后退式挑頂方式，每2m為一班，待礦石采出后繼續(xù)挑頂，直至頂柱回采完畢。

4 降低損失和貧化措施

降低礦石損失率和貧化率是提高先進(jìn)礦山生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)，結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，擬通過采用先進(jìn)開采技術(shù)和加強(qiáng)科學(xué)管理兩個(gè)方面，尋求降低礦石損失和貧化的有效措施[13?14]。

4.1 影響因素

阜山金礦東風(fēng)礦區(qū)造成貧化和損失的主要原因包括以下4個(gè)方面：

（1）部分礦體傾角在20°～30°之間，落礦中難以控制上下盤邊界，混入部分毛石。

（2）個(gè)別地段礦體形態(tài)比較復(fù)雜，中間夾石比較發(fā)育，回采過程中混入毛石。

（3）充填體強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)備要求，下一分層回采時(shí)，充填面留有一定的礦石，增強(qiáng)充填體強(qiáng)度，只是礦石不能被全部采出。

（4）回采頂柱時(shí)，為確保安全，須留有護(hù)頂?shù)V層，一般為2m，必要時(shí)增加點(diǎn)柱，減少礦石損失。

4.2 降低兩率的措施

為了充分利用礦山現(xiàn)有資源，減少因礦石損失和貧化所造成的經(jīng)濟(jì)損失，改善礦產(chǎn)原料的治理，根據(jù)產(chǎn)生損失和貧化的因素，針對(duì)性地制定相應(yīng)制度與管理規(guī)范，采取有效措施降低礦石損失率與貧化率，具體措施如下。

（1）制定相應(yīng)的管理制度，如“礦石損失與貧化管理制度”、“采場(chǎng)分層驗(yàn)收制度”等，保障各項(xiàng)措施的實(shí)施。

（2）技術(shù)人員要及時(shí)深入采掘作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，檢查工程地質(zhì)情況，掘進(jìn)時(shí)及時(shí)下達(dá)“副產(chǎn)礦石通知單”，杜絕丟礦或以毛充礦現(xiàn)象?；夭蓵r(shí)及時(shí)標(biāo)定礦體邊界，確保有效剔除毛石，采場(chǎng)毛石禁止出坑，存放于采場(chǎng)做充填料。

（3）每個(gè)采場(chǎng)充填前，應(yīng)由技術(shù)人員和金礦管理人員進(jìn)行驗(yàn)收，確保采場(chǎng)邊角礦清理干凈，物資回收到位，并留有驗(yàn)收記錄。

（4）施工單位嚴(yán)格按照技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的礦巖界線進(jìn)行落礦，減少圍巖混入量。

（5）在出礦過程中，嚴(yán)格保護(hù)充填面，減少尾砂混入量。

礦山通過采用上述措施有效地控制了礦石的損失與貧化，礦石損失率下降了10%，貧化率下降了15%。

5 結(jié)論

（1）阜山金礦東風(fēng)礦區(qū)位于招（遠(yuǎn)）—平（度）斷裂帶的北東段，屬于傾斜薄至中厚礦體，現(xiàn)有開拓系統(tǒng)為豎井+盲豎井聯(lián)合開拓方式，開拓、運(yùn)輸、通風(fēng)等系統(tǒng)完備。

（2）充填站充填方式為膠結(jié)充填和非膠結(jié)充填2種，充填骨料為分級(jí)尾砂，膠結(jié)充填時(shí)選用當(dāng)?shù)?2.5復(fù)合硅酸鹽水泥，質(zhì)量濃度分別為50%和56%，制好的充填料漿經(jīng)充填豎井、采場(chǎng)充填井及斜坡道流入采場(chǎng)。

（3）針對(duì)礦山開采技術(shù)條件及開采現(xiàn)狀，確定選用上向水平分層充填采礦法作為礦房回采方案。6m底柱待下部采場(chǎng)回采至上部相應(yīng)采場(chǎng)底柱時(shí)一并進(jìn)行回采，采用后退式挑頂，最大程度地確保開采安全性。

（4）為了充分利用礦山現(xiàn)有資源，減少因礦石損失和貧化所造成的經(jīng)濟(jì)損失，改善礦產(chǎn)原料的治理，根據(jù)產(chǎn)生損失與貧化的因素，有針對(duì)性地制定相應(yīng)制度與管理規(guī)范，有效地控制了礦石損失與貧化，礦石損失率下降了10%，貧化率下降了15%。