無(wú)底柱淺孔留礦法在溶洞斷層礦體開(kāi)采中的應(yīng)用

盧俊華，謝建平

(天津華北地質(zhì)勘查局， 天津 300170)

爬奔金礦位于老撾瑯勃拉邦省巴烏縣爬奔村，距瑯勃拉邦省會(huì)城市54 km，為天津華北地質(zhì)勘查局獨(dú)資投資勘探開(kāi)采一體化的金礦，為老撾境內(nèi)第一座系統(tǒng)化開(kāi)采的地下金礦山，被列入老撾“七五”計(jì)劃重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，為華勘局拓展東南亞市場(chǎng)的重要基地。

爬奔金礦 2012年經(jīng)老撾政府審批通過(guò)詳查報(bào)告，進(jìn)入礦業(yè)開(kāi)發(fā)階段。根據(jù)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)院提供的初步設(shè)計(jì)，采用平硐-溜井開(kāi)拓，共計(jì)5個(gè)中段，分別是687，737，787，838 m和888 m中段，首采中段為687 m和737 m中段。

1 開(kāi)采技術(shù)條件

1.1 礦體賦存條件

礦區(qū)主礦體為V-1號(hào)金礦體，控制長(zhǎng)度為650 m，傾向?yàn)槲鲀A，包括碳酸鹽脈、含雄黃及紅化蝕變巖，其中紅化蝕變巖含金品位較高，形態(tài)呈大脈狀。單工程穿礦厚度一般為1.1～6.87 m，最厚10.42 m，屬于極薄至中厚礦體。礦體傾角集中于 55°～60°，從上到下傾角呈變陡趨勢(shì)，屬于傾斜至急傾斜礦體。

1.2 礦石特性

礦石為單一金礦物，成分較簡(jiǎn)單，主要載體為方解石，另含少量黃鐵礦，蝕變巖中偶見(jiàn)自然金，以微粒金和細(xì)粒金為主。礦石構(gòu)造主要有角礫構(gòu)造、塊狀構(gòu)造和細(xì)脈狀構(gòu)造。

1.3 礦石圍巖條件

主礦體上下盤(pán)圍巖均為礦化蝕變的碎裂灰?guī)r、大理巖等，中等穩(wěn)固。部分蝕變巖及接觸的上下盤(pán)灰?guī)r中存在小溶洞。礦石體重2.63 t/m3，圍巖體重2.66 t/m3，松散系數(shù) 1.55。

1.4 水文及環(huán)境地質(zhì)條件

參照區(qū)域內(nèi)湄公河水位作為最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高（+300 m），本期回采礦體標(biāo)高在+687 m以上。雨季時(shí)，灰?guī)r巖溶及砂巖裂隙滲水為主要補(bǔ)給水來(lái)源。礦區(qū)水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單類型。

礦區(qū)內(nèi)北東-北北東向破碎帶和韌脆性剪切帶發(fā)育，不良地質(zhì)包括溶洞和巖溶漏斗，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件為中等類型。

1.5 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬可溶鹽巖類為主的復(fù)雜類型?；夭芍邪l(fā)現(xiàn)礦體中存在尺寸不同的溶洞，充填物以紅色黏土和灰?guī)r碎屑完全或不完全充填，多伴有滲水，其中 32號(hào)礦塊遇到大型溶洞充填物，對(duì)礦體回采和出礦有較大影響。687 m和737 m中段部分礦塊及斷層分布見(jiàn)圖1。

圖1 礦塊溶洞分布

2 采礦方法優(yōu)選

爬奔金礦礦區(qū)控礦構(gòu)造為斷層，區(qū)域破碎帶多、巖溶發(fā)育，礦體以急傾斜中厚礦體為主。此類礦體回采中面臨以下問(wèn)題。

（1）老撾是東南亞唯一內(nèi)陸國(guó)家，工業(yè)落后，設(shè)備材料依靠進(jìn)口，工人技術(shù)水平較低，開(kāi)采時(shí)應(yīng)盡量選擇工藝簡(jiǎn)單、安全性高的采礦方法。

（2）礦區(qū)礦體厚度為極薄至中厚，以中厚為主，存在礦體厚度突變的可能。選擇采礦方法需要考慮礦體厚度變化因素。

（3）礦區(qū)斷層破碎帶發(fā)育，回采過(guò)程中要注意控制礦塊暴露面積，控制地壓；巖溶充填物以紅色黏土和灰?guī)r碎屑完全或不完全充填，多伴有滲水，選擇采礦方法時(shí)需考慮充填物對(duì)出礦的影響。

查閱文獻(xiàn)資料，類似巖溶發(fā)育礦體回采經(jīng)驗(yàn)較少。充分考慮礦體賦存條件、礦石特性、上下盤(pán)圍巖穩(wěn)定性、工程及水文和環(huán)境地質(zhì)條件、設(shè)備現(xiàn)代化程度、生產(chǎn)能力要求、老撾?yún)^(qū)域生產(chǎn)力特點(diǎn)等因素，結(jié)合國(guó)內(nèi)外同類礦山的開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)，初選平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法和上向水平干式充填法。本著安全可靠、易于管理、便于操作的原則，最終確定采用平底結(jié)構(gòu)無(wú)底柱淺孔留礦法，該方法具有工藝簡(jiǎn)單、采切工程量少、能處理礦體厚度和傾角變化大、出礦簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

3 無(wú)底柱淺孔留礦法

爬奔金礦礦體平均厚度為3.36 m，采用無(wú)底柱淺孔留礦法（見(jiàn)圖2）可得到較好效果。對(duì)于底部最大寬度達(dá)到12 m的高品位32號(hào)礦體，通過(guò)下部對(duì)應(yīng)2號(hào)礦體挑頂回采，實(shí)現(xiàn)了頂柱的高品位礦石回采。

圖2 平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法

3.1 適用條件及采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

該方法適用于水平厚度小于5 m（對(duì)于部分7～8 m的礦體也可采用），傾角為55°以上，礦石和頂板圍巖穩(wěn)固性中等及以上的礦體。

采場(chǎng)沿走向布置，長(zhǎng)50 m，寬為礦體厚度，中段高度 50 m，頂柱高度為 3～5 m，間柱寬度為 6 m，分層高度為1.8～2.0 m，采場(chǎng)底部采用平底結(jié)構(gòu)，每隔5～7 m布置一條出礦穿脈。

3.2 采準(zhǔn)切割

采切工程包括拉底巷、脈外運(yùn)輸巷、出礦穿脈、人行通風(fēng)井和人行聯(lián)絡(luò)道，其中拉底巷、脈外運(yùn)輸巷及出礦穿脈隨巷道安裝22 kg軌道和道岔，根據(jù)需要安裝滑觸線。

根據(jù)各中段平硐見(jiàn)礦位置，沿脈施工拉底巷，副產(chǎn)礦石通過(guò)放礦系統(tǒng)進(jìn)入原礦倉(cāng)；脈外運(yùn)輸巷跟隨拉底巷揭露礦體情況，沿脈布置在礦體下盤(pán)，稍落后于拉底巷施工；沿脈下盤(pán)每隔5～7 m布置一條出礦穿脈直接與拉底巷貫通，出礦穿脈長(zhǎng)度根據(jù)出礦設(shè)備調(diào)整；每隔50 m左右，于礦巖完整性好、礦體品位低處施工脈內(nèi)人行通風(fēng)井，傾角同礦體傾角，若礦體品位較高或巖石破碎，則施工下盤(pán)人行通風(fēng)井，并于人行天井中每隔5 m布置人行聯(lián)絡(luò)道，作為人員、材料進(jìn)出采場(chǎng)通道。

3.3 回采工藝

在采場(chǎng)內(nèi)由下向上分層回采，分層高度為1.8～2.0 m；采場(chǎng)內(nèi)由一端向另一端退采，梯段工作面開(kāi)采，采用YSP-45型鑿巖機(jī)鉆鑿上向淺孔落礦，炮孔布置形式采用梅花形，孔間距為0.8～1.0 m，排距為0.6～0.7 m，孔深為1.8～2.0 m，每米崩礦量2.5 t，YSP-45 型鑿巖機(jī)效率 20～28 m/(臺(tái)·班)。爆破采用乳化炸藥，非電導(dǎo)爆管起爆。

3.4 出礦

在出礦穿脈通過(guò)裝巖機(jī)或扒渣機(jī)出礦至0.7 m3翻轉(zhuǎn)式礦車，再采用ZK3-6/250電機(jī)車牽引至737 m中段卸至溜井，687 m中段直接運(yùn)輸至原礦倉(cāng)。每次落礦只出1/3左右的礦石，以便在采場(chǎng)內(nèi)形成2.0 m高的工作空間，其余留在采場(chǎng)內(nèi)作為回采工作平臺(tái)，采場(chǎng)回采結(jié)束后進(jìn)行大量放礦。

回采過(guò)程中須加強(qiáng)頂板松石危石的清理，必要時(shí)采用木材、錨桿或錨桿加金屬網(wǎng)加固頂板。

新鮮風(fēng)流由中段脈外運(yùn)輸巷經(jīng)人行通風(fēng)井和人行聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)，洗刷工作面后，污風(fēng)經(jīng)另一側(cè)人行通風(fēng)井回至上中段平巷排出。采場(chǎng)爆破之后，為使炮煙得以盡快排除，需配備局扇加強(qiáng)通風(fēng)。

3.5 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

無(wú)底柱淺孔留礦法在爬奔金礦的應(yīng)用獲得了較好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，包括：采場(chǎng)生產(chǎn)能力80 t/d，采切比 10.71 m/kt，損失率 8%（富礦段間柱和頂柱回采），貧化率10%，采礦工效13.3 t/工班。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）平底結(jié)構(gòu)淺孔留礦法在爬奔金礦的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了落后生產(chǎn)力、復(fù)雜工程地質(zhì)條件下的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足了日供礦600 t/d的生產(chǎn)能力要求。

（2）含水的溶洞充填物出礦難度大，易造成堵塞、結(jié)頂，平底結(jié)構(gòu)大大提高了出礦效率，降低了出礦事故率。

（3）對(duì)于斷層附近含破碎帶礦石，淺孔留礦法采場(chǎng)堆存大量礦石有助于確保采場(chǎng)穩(wěn)定性，通過(guò)先回采周邊礦石，再逐步回采部分破碎礦石，優(yōu)于分層充填采礦法。