柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體采礦方法選擇與應(yīng)用

杜樹浩 王蘋

摘要： 急傾斜薄礦體是金礦資源中一種常見礦體，如何安全、高效、低貧損開采是目前黃金礦山普遍存在的難題。通過多種采礦方案對比，確定了脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法作為柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體的最佳開采方案，并在溫家地礦區(qū)4130521采場開展了工業(yè)試驗。試驗1年內(nèi)共采出礦石量9 250 t，采礦損失率降至3.8 %，礦石貧化率降至5.3 %，對比早期礦山采用的淺孔留礦采礦法開采新增收益68.19元/t，經(jīng)濟效益顯著。該采礦方法可在柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體開采中全面推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 急傾斜薄礦體;破碎;脈外天井;上向水平分層;充填采礦法;單采聯(lián)

?中圖分類號：TD853.2????????? ?文章編號：1001-1277（2021）09-0052-05

文獻標(biāo)志碼：A doi：10.11792/hj20210909

???引 言

赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司（下稱“柴胡欄子金礦”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市松山區(qū)初頭朗鎮(zhèn)柴胡欄子村東，隸屬于山東黃金集團有限公司。柴胡欄子金礦由溫家地礦區(qū)、石板溝礦區(qū)等組成。其中，溫家地礦區(qū)四號礦井5#脈位于區(qū)域成礦構(gòu)造破碎帶內(nèi)，圍巖上盤有破碎帶，下盤有F1斷層，礦體和圍巖均較破碎，穩(wěn)固性差。根據(jù)地質(zhì)報告，5#脈礦體礦石品位高，礦體集中在11中段至17中段，平均傾角大于70°，24勘探線以北平均厚度為2.5～3.0 m，以南少部分礦體伴有增厚現(xiàn)象，屬于典型的急傾斜破碎薄礦體。

目前，5#脈作為柴胡欄子金礦的主采礦脈，仍沿用淺孔留礦采礦法進行開采，采場上盤采用長錨索+穿帶的方式進行支護，存在采礦損失貧化高、安全性差、上盤維護成本高及井下生產(chǎn)效率低等嚴(yán)峻問題[1-3]。隨著充填采礦法工藝日漸成熟，上向進路充填采礦法和上向水平分層充填采礦法在各大金礦開采中的應(yīng)用越來越廣泛[4-11]。為保障礦山安全、高效、可持續(xù)開采，響應(yīng)國家綠色礦山建設(shè)要求，最大程度地回收礦石資源，控制深部開采采場地壓，柴胡欄子金礦亟需對該類礦體的采礦方案展開研究，以提升礦山經(jīng)濟效益，延長礦山服務(wù)年限。

1 采礦方法選擇

1.1 選擇原則

針對柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)急傾斜破碎薄礦? 體賦存特征及開采技術(shù)條件，結(jié)合柴胡欄子金礦開采現(xiàn)狀，在選擇采礦方法時應(yīng)遵循5項原則：①安全。在礦石開采過程中應(yīng)避免對生態(tài)環(huán)境的影響， 及時處理采空區(qū)，避免地表移動; ②高效。采礦方法應(yīng)緊密結(jié)合礦山實際，提高生產(chǎn)效率和采場綜合生產(chǎn)能力，從而提高礦山經(jīng)濟效益;③簡單。采礦方法適應(yīng)性強，工藝易于掌握，生產(chǎn)機動靈活，盡可能保證能適應(yīng)不同礦體開采的技術(shù)要求;④節(jié)約。充分利用礦山現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施，在原有采準(zhǔn)、切割工程能利用的情況下，參考圍巖及礦體穩(wěn)定情況布置采準(zhǔn)工程，節(jié)約采礦成本;⑤高回收、低貧損。應(yīng)盡可能將資源利用最大化，極大限度地減少礦石損失，嚴(yán)格把控采礦過程中廢石的混入，改善和提高礦山經(jīng)營效益，實現(xiàn)礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1.2 采礦方法比較

根據(jù)柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)急傾斜破碎薄礦體開采技術(shù)條件及采礦方法選擇原則，結(jié)合該類礦體國內(nèi)外開采現(xiàn)狀及開采經(jīng)驗，預(yù)選出4個基本可行的采礦方案，并對各類采礦方案的優(yōu)缺點進行評述。

1）方案1：脈外天井上向水平分層充填采礦法。該方案采礦方法見圖1，適用于圍巖中等穩(wěn)固或不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優(yōu)點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，適應(yīng)能力強;缺點是通風(fēng)效果差，同時由于采用電耙出礦，生產(chǎn)能力較低。

2）方案2：脈外天井上向水平分層分區(qū)充填采礦法。該方案采礦方法見圖2，適用于圍巖中等穩(wěn)固或不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優(yōu)點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，采場服務(wù)范圍大，適應(yīng)能力強，但具有通風(fēng)效果差的缺點。

3）方案3：脈外天井上向進路充填采礦法。該方案采礦方法見圖3，適用于礦巖中等穩(wěn)固至不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。進路法開采的頂板跨度小，回采作業(yè)安全性高。進路充填和分層充填的工藝基本相同，實際上就是將分層劃分為多條進路進行回采。回采時，采礦回采率高、礦石貧化率低，但回采充填作業(yè)強度大，生產(chǎn)效率低，并且要求進路充填接頂。對于薄及中厚以下礦體，由于每分層都需要掘進聯(lián)絡(luò)巷道和分層巷道，采準(zhǔn)工程量較大。此外，進路法的一個顯著缺點是：由于其類似于獨頭巷道掘進，通風(fēng)效果較差。

4）方案4：脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法。該方案采礦方法見圖4，適用于圍巖中等穩(wěn)固或不穩(wěn)固、礦石品位高、經(jīng)濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優(yōu)點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，采場服務(wù)范圍大，適應(yīng)能力強，采用鏟運機出礦增加了采場的生產(chǎn)能力，提高了采場的機械化水平，但具有通風(fēng)效果差的缺點。

綜上所述，4種采礦方案各有優(yōu)缺點，其優(yōu)缺點對比見表1。

1.3 采礦方法確定

應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法和未確知測度理論對柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)急傾斜破碎薄礦體的初選采礦方案進行了優(yōu)選。由未確知測度模型評價結(jié)果的優(yōu)越度可知，方案4為最佳開采方案，即選定脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法作為溫家地礦區(qū)急傾斜破碎薄礦體的最優(yōu)采礦方案。

2 脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法

2.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場沿礦體走向布置，采場長度為60 m、寬為礦體厚度，進路寬為礦體厚度，沿礦體走向在采場內(nèi)布置1條進路，階段高度40 m，進路分層高度3.0 m，不留底柱，頂柱3～5 m。

2.2 采準(zhǔn)工程布置

采場通過單采聯(lián)與分段運輸平巷連通，并采用下盤脈外分段平巷分段出礦和溜井集中出礦的脈外無軌采準(zhǔn)方式。在平行礦體下盤邊界布置分段運輸平巷，由分段運輸平巷垂直礦體走向施工單條采場聯(lián)絡(luò)巷（單采聯(lián)），且單采聯(lián)布置于采場中央位置，以利于向兩邊沿礦體走向回采礦體時保持時間進度基本一致。溜井聯(lián)絡(luò)巷與中段集中出礦溜井相連，從而構(gòu)成盤區(qū)下盤脈外無軌采準(zhǔn)系統(tǒng)。

采場下部不留底柱（見圖4），從中段底板開始回采， 回采后在底板上構(gòu)筑鋼筋混凝土假底，上部留3～5 m 的頂柱，待中段回采結(jié)束后統(tǒng)一回采。采準(zhǔn)工程量見表2。

2.3 回采工藝

1）回采順序?；夭捎上峦戏謱舆B續(xù)開采，當(dāng)進路回采并接頂充填后轉(zhuǎn)入下分層回采，直至回采至頂柱進行接頂充填，待整個中段內(nèi)所有采場回采充填養(yǎng)護后回采頂柱。

2）采場通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由斜坡道進入中段或分段平巷，再從中段或分段平巷通過分層聯(lián)絡(luò)道進入采場，采用局扇加強通風(fēng)，清洗工作面的污風(fēng)通過風(fēng)機抽排到中段運輸巷道經(jīng)回風(fēng)井排出地表。

3）采場支護。采場支護以管縫式錨桿為主，支護網(wǎng)度具體視采場穩(wěn)定性而定，采場穩(wěn)定時可適當(dāng)增加錨桿網(wǎng)度。

4）采場出礦。采場內(nèi)的礦石經(jīng)鏟運機運搬至脈外溜井內(nèi)，經(jīng)振動放礦機溜放到礦車，由電機車運輸?shù)今R頭門處，經(jīng)罐籠提升至地表。

5）采場充填。充填工作主要是采場充填擋墻的搭建及濾水工作，充填擋墻的強度要滿足采場充填的要求，確保充填質(zhì)量。充填結(jié)束后至少養(yǎng)護3 d后方可回收板墻，安排下一分層進行回采。

充填作業(yè)中充填管路經(jīng)各分層采場聯(lián)絡(luò)巷進入采場進行充填，充填時為降低充填成本可先將一部分廢石回填至采場，而后再使用灰砂比1 ∶ 10，料漿濃度70 %的充填體進行膠結(jié)充填，各分層充填體的頂層0.5 m均采用C30混凝土進行充填。

3 工業(yè)試驗及經(jīng)濟效益分析

經(jīng)討論，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，最終選定柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)13中段4130521采場作為急傾斜破碎薄礦體的試驗采場，工業(yè)試驗1年內(nèi)共采出礦石量9 250 t，獲得了顯著的經(jīng)濟效益，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。試驗采場不同采礦方法主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比見表3。

經(jīng)分析統(tǒng)計，試驗采場產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益主要來自3方面：一為采場生產(chǎn)能力提高帶來的經(jīng)濟效益;二為開采成本降低帶來的經(jīng)濟效益;三為貧化損失降低帶來的經(jīng)濟效益。其中，因采場生產(chǎn)能力提高帶來的經(jīng)濟效益為16.36萬元;因降低礦石貧化率創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為24.66萬元;因降低采礦損失率創(chuàng)造的經(jīng)濟效益為22.06萬元。對比早期的淺孔留礦采礦法，采用脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法經(jīng)濟效益能增加68.19元/t。

4 結(jié) 語

柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)礦體和圍巖條件較差，經(jīng)過詳細(xì)分析該區(qū)地質(zhì)和開采技術(shù)條件，結(jié)合類似礦山開采經(jīng)驗，通過多種采礦方案優(yōu)缺點的對比分析，確定了脈外天井單采聯(lián)上向水平分層充填采礦法作為該礦山急傾斜破碎薄礦體開采的最佳方案。通過工業(yè)試驗，該方案在柴胡欄子金礦4130521試驗采場1年內(nèi)共采出礦石量9 250 t，相較于礦山早期淺孔留礦采礦法經(jīng)濟效益增加了68.19元/t，效果十分顯著。該采礦方案可對類似急傾斜破碎薄礦體安全、高效、低貧損開采提供一定的參考價值。

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Selection and application of mining methods for steeply

inclined broken and thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine

Du Shuhao，Wang Ping

（ Shandong Gold Group Co. ，Ltd. ）

Abstract： Steeply inclined thin ore bodies are a common occurrence in gold resources.It is challenging to mine the ore bodies with low loss and dilution safely and efficiently for current gold mines.Through comparison of various mining plans，Chaihulanzi Gold Mine determined that the best mining plan for the steeply inclined broken thin ore body in the mining area is the outside-the-vein raise single crosshead and upward horizontal slicing method.The industrial tests were carried out on Stope 4130521 in Wenjiadi mining area.A total of 9 250 t ores were mined for one year during the test.The ore loss rate was reduced to 3.8 %，and the ore dilution rate was reduced to 5.3 %.Compared with the short-hole shrinkage method adopted in early times，68.19 yuan/t more gains are added，creating significant economic benefits.The method can be promoted and applied all-out in the mining of steeply inclined thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine.

Keywords： steeply inclined thin ore body;broken;outside-the-vein raise;upward horizontal slicing;filling mining method;single crosshead