某銻礦低品位存窿礦石二次回采工藝優(yōu)化研究

胡奔德 劉志勇 黃存飛 姚澤春 李昌元

收稿日期：2023-12-26； 修回日期：2024-01-31

作者簡介：胡奔德（1981—），男，工程師，從事采礦技術(shù)管理及安全管理工作；E-mail：33018980@qq.com

摘要：針對某礦山留礦采礦法采場中部分礦石因生產(chǎn)原因未及時進行大量放礦致原礦長久積存采場內(nèi)，部分礦石氧化結(jié)塊致使無法順利進行放礦回收的現(xiàn)象，結(jié)合礦山實際情況，根據(jù)存窿礦石的不同分類分別對該部分礦石的回收方法進行了闡述，提出了下盤單元格法對密實型氧化膠結(jié)礦石進行回收，取得了良好的經(jīng)濟效果。

關(guān)鍵詞：留礦采礦法；存窿礦石；二次回采；下盤單元格法;低品位

中圖分類號：TD235????????? 文章編號：1001-1277（2024）06-0023-04

文獻標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240605

引? 言

某銻礦長期受系統(tǒng)制約，以開采富礦為主，導(dǎo)致部分分支礦脈、大量低品位礦石存留在采場內(nèi)未進行回收。從2013年開始，隨著礦山各改擴建工程項目相繼投入運行，礦山生產(chǎn)能力得到巨大提升，由于多年來只采富礦的回采方式，導(dǎo)致井下富礦資源過量消耗，原礦品位不斷下降。為充分利用存留在采場里的礦石資源，礦區(qū)啟動了對存窿礦石的開發(fā)利用工作。由于長時間堆積導(dǎo)致原礦在采場內(nèi)膠結(jié)，因此采用下向水平分層點柱支撐法進行了回收試驗。試驗中人工、木材消耗大，采場內(nèi)礦石運搬工效低，且隨回采工作面的下向推進，對點柱支護的穩(wěn)定性要求較高。鑒于上述試驗成本高、工效低、安全支護困難等因素，同時根據(jù)生產(chǎn)需要，擬對回收方法進行改進［1-2］，以達到安全高效回收低品位存窿礦石的目的。

1? 工程背景

1.1? 開采技術(shù)條件

礦體賦存在板溪群五強溪組的淺變質(zhì)火山碎屑巖系中，其頂?shù)装鍑鷰r為凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖，夾少量凝灰質(zhì)板巖，巖石致密堅硬，抗壓、抗剪、抗拉強度大，穩(wěn)固性好，節(jié)理裂隙發(fā)育程度差，孔隙度小，巖石經(jīng)過變質(zhì)作用，普氏硬度系數(shù)8級以上。在坑道掘進過程中大多無需進行支護，礦脈頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性較好。多年來受制于原生產(chǎn)系統(tǒng)，井下開采以富礦為主，大量低品位礦石留在采場內(nèi)，經(jīng)多年氧化留存的礦石被稱為存窿礦石［3-4］。

1.2? 存窿礦石分類

從調(diào)查的存窿礦石情況來看，存窿礦石賦存條件復(fù)雜，根據(jù)存窿礦石的膠結(jié)程度和開采條件優(yōu)缺點，以及礦房中頂柱、底柱、間柱等情況，將存窿礦石進行如下分類［5-6］。

1）第一類為松散型礦石，這類礦石占比10 %。2～3 a內(nèi)采完的采場，以及未進行大量放礦工序的采場原礦。出礦難點主要是采場內(nèi)大塊卡斗、部分原礦結(jié)塊。礦石的分離性較好，礦石懸拱的力平衡易自行破壞而消失，原礦結(jié)塊少，直接可利用現(xiàn)有斗口放礦。大量放礦過程中頂板大塊垮落卡斗，且采場切割死角部位原礦、殘留頂?shù)装宓V脈無法回收。

2）第二類為密實型氧化膠結(jié)礦石，這類礦石占比30 %。采場內(nèi)留存的原礦受堆積重力作用，經(jīng)過長時間（5 a以上）的氧化膠結(jié)，成為密實型氧化膠結(jié)礦石。礦塊積壓時間長、原礦氧化程度高、礦巖膠結(jié)度高，懸拱頂板有一定的自穩(wěn)性，暴露后難以自然垮落。膠結(jié)程度高導(dǎo)致回收需要借助一定程度的工具或爆破輔助，成本高，懸拱安全隱患大。

3）第三類為殘留礦柱壁及采場存礦，這類礦石占比60 %。開采后留下的不規(guī)則礦柱、礦壁及通過放斗后形成懸空的部分采場，采場存留殘礦、礦壁資源回收強度大、安全性差。

1.3? 回采現(xiàn)狀

目前，礦區(qū)存窿礦石回收方法主要采用斗口直接放礦和下向水平分層點柱支撐法回收，由于存窿礦石積壓在采場多年，很多存窿礦石按正常放礦方法無法充分利用，利用率僅40 %左右，下向水平分層點柱支撐法回收成本消耗大，工效低。因此，有必要探索研究一種安全、合理回采存窿礦石的方案，以達到貧富兼采、節(jié)約資源的目的。

2? 存窿礦石回采方案優(yōu)化

回采方案主要對第二類密實型氧化膠結(jié)礦石進行討論，未涉及其他類型礦石的回采方法。

2.1? 回收技術(shù)條件

1）開采礦塊上下沿脈巷道均有一定程度的損壞，開采前需要進行巷道恢復(fù)，部分巷道恢復(fù)難度大，礦塊年久積壓，均有一定程度的膠結(jié)或板結(jié)，部分采場已放空一半或三分之一，形成懸拱，崩落放礦難度大。

2）礦塊木斗口均已腐壞，清理中需要進行斗口封閉或重新進行斗口安裝工作，同時采場兩端天井部分（或全部）已損壞，部分天井充滿原礦，且已板結(jié)，疏通難度大，采場回采中通風(fēng)困難且安全系數(shù)低。

3）采場均位于采動區(qū)域，長期受地應(yīng)力作用，采場內(nèi)頂?shù)装宓V巖較破碎，安全回收難度大。

2.2? 回收原則

1）堅持“先易后難、貧富兼收、厚薄兼收”的原則，杜絕資源的浪費［7-9］。

2）按照公司精細(xì)化操作的管理要求，進行精細(xì)化采礦。

2.3? 下盤單元格法

根據(jù)存窿礦石的地質(zhì)賦存條件、開采條件及目前生產(chǎn)情況，多次現(xiàn)場調(diào)研分析，擬采用下盤單元格法對存窿礦石進行回收。

在距原礦脈巷道底板3～5 m處掘進施工底部出礦巷道，在底部出礦巷道間隔6～8 m施工斗口垂直貫穿至存窿礦石底板（暫不破壞存窿礦石結(jié)構(gòu)），沿底板界線施工出礦切巷貫通至另一斗口。出礦切巷必須采取臨時護頂措施，待出礦切巷形成后，利用出礦切巷空間對存窿礦石采用后退式爆破振落方式回收。下盤單元格法方案示意圖見圖1。

2.3.1? 礦房結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場礦房長度為35～50 m，礦房寬度為原采場實際采幅，礦房高度為45 m，頂柱高度為3～4 m，底柱高度4 m，設(shè)計中取礦房長度50 m，礦房寬度1.8 m，礦房高度45 m，頂柱高度4 m。存窿礦石松散系數(shù)1.7，密度2.9 g/cm3。

2.3.2? 采切工程

開采設(shè)計中采切工程主要有底部運輸巷道、出礦斗口、出礦切巷、順路天井、橫巷、聯(lián)絡(luò)道及天井聯(lián)絡(luò)巷道。

順路天井施工注意兩側(cè)順路天井高程上間隔8～10 m施工天井聯(lián)絡(luò)巷道互相貫通，根據(jù)橫巷施工安排調(diào)節(jié)天井為人行天井或出渣天井，施工中必須確保兩出口暢通。底盤橫巷采用小電耙進行施工。具體工程量見表1，工程直接費用概算見表2。

2.3.3? 回采工作

出礦斗口及出礦切巷形成后，利用出礦切巷空間對存窿礦石采用后退式爆破振落方式回收，待回收至

一定高度后，底部出礦巷道間隔6 m同時施工一段順路天井至礦體板結(jié)位置，調(diào)節(jié)利用兩天井先后沿東西向施工底盤切巷至礦體邊界位置（切巷平行礦體走向下盤施工），在施工形成的底盤切巷上間隔6～8 m垂直走向施工處理板結(jié)用的聯(lián)絡(luò)道至采區(qū)，利用該聯(lián)絡(luò)道進行板結(jié)區(qū)域礦體處理。而后進行天井另一側(cè)的底盤切巷施工，處理板結(jié)礦體。采區(qū)處理以天井及區(qū)域上下形成的底盤切巷為一回采單元，以單元上采方式逐步回收存窿礦石。

單元回采工作為：順路天井施工→底盤切巷→聯(lián)絡(luò)道→爆破處理板結(jié)礦體→斗口放礦（局部與大量放礦），以此單元循環(huán)上采至上部頂柱高程。回采自下而上逐側(cè)分單元進行，每單元高度平均為5～8 m。

采場通風(fēng)采用對角式通風(fēng)，安裝局部風(fēng)機進行通風(fēng)，從一端天井進入新鮮空氣，通過工作面后由另一天井抽出污風(fēng)。

2.3.4? 充填工作

主要為采空區(qū)充填、間柱及采場頂?shù)字幕夭晒ぷ鳌４V房內(nèi)原礦全部回收完畢后，利用上部平巷進行充填。為保證今后底柱的回收，先對采場下部進行厚3 000 mm的高強度尾砂膠結(jié)充填，而后進行尾砂充填至頂柱高度，直至采完礦塊頂柱。待礦房充填完畢后再從沿脈巷道采用后退式回收底柱。在兩端采場的存窿礦石出礦完畢后，人員從上中段進入，采用上向水平分層充填法回收間柱。

2.3.5? 施工注意事項

1）采場內(nèi)進行二次破碎時嚴(yán)格按照安全規(guī)程操作。

2）存窿礦石回收和原生礦回采一樣，實行先上后下、由遠(yuǎn)而近的回收順序，并將存窿礦石的回收納入采掘技術(shù)計劃統(tǒng)籌安排。同一走向上的回采順序為后退式回采。

3）出礦時，應(yīng)加強手工選別廢石，確保礦石質(zhì)量。同時，定期進行礦石取樣化驗，以鑒別礦石質(zhì)量。

4）作業(yè)前須做好灑水噴霧工作，穿戴好勞動保護用品。

5）安裝漏斗時應(yīng)檢查漏斗結(jié)構(gòu)是否牢固，檢查漏斗所在地點頂幫安全情況，確認(rèn)安全后方能作業(yè)。安裝漏斗時人一定要站在漏斗的兩邊，禁止人員在漏斗的對面通過和停留。

6）探礦工作要一步到位，采礦堅持從邊遠(yuǎn)向中心后退式探采，避免進行第三次回采。

7）不安全影響因素主要是老窿年久失修，老采空區(qū)的冒頂、片幫和塌陷等；另外，由于多年未開采，通風(fēng)系統(tǒng)不完善。對應(yīng)措施主要是加大安全支護投入，加強安全監(jiān)管，加強通風(fēng)防塵管理，盡量安排安全經(jīng)驗豐富的作業(yè)人員參與施工。

8）班組進場前，應(yīng)加強通風(fēng)，同時安全部門、相關(guān)管理人員應(yīng)定期對作業(yè)區(qū)域進行有毒有害氣體的檢測。

9）做好存窿礦石回收利用的質(zhì)量檢測工作。在出礦過程中，必須定期進行礦石取樣化驗，以鑒別礦石質(zhì)量，對達不到目前工業(yè)品位的礦石，不予回收或另作處理。

2.4 ??回采指標(biāo)效益分析

存窿礦石采場長50 m、寬1.6 m、高35 m，存窿礦石松散系數(shù)為1.7，密度為2.9 g/cm3，礦石品位2 %，礦石量4 776 t，銻金屬量95.52 t。

1）技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。采切比96.85 m/kt，礦石貧化率5 %，采礦損失率15 %，出礦品位1.9 %，回收金屬量81.2 t，采礦工班效率35 t/工班。

2）回采成本。單位采切工程成本50.2元/t，采礦單位成本87.09元/t，單位礦石提升成本25元/t，人工成本125.63元/t（含管理人員工資），其他成本27.95元/t，合計單位成本為315.87元/t。

3）回采效益。銻金屬量采礦單位成本為15 793.5元/t，選礦單位金屬量成本為5 110元/t，冶煉單位金屬量成本為8 433.8元/t，銻含稅價12萬元/t計算，則回采后效益為4 925 811.24元。即產(chǎn)生效益約為492.58萬元。

3? 結(jié)? 語

上述對于存窿礦石的回收方法彌補了下向水平分層點柱支撐法的不足，避免了施工人員在高懸空區(qū)下作業(yè)，杜絕了回收過程中大量木材消耗現(xiàn)象，同時在對存窿礦石回采過程中對底板網(wǎng)脈及分支礦脈提供了回收探礦條件，更充分地對礦物資源進行了有利回收。

［參 考 文 獻］

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Study on optimization of secondary recovery technology

for low-grade stocked ores in an antimony mine

Hu Bende1，Liu Zhiyong1，Huang Cunfei2，Yao Zechun2，Li Changyuan2

（1.Hunan Nonferrous Industry Investment Group Co.，Ltd.; 2.Hunan Chenzhou Mining Co.，Ltd.）

Abstract：In response to a situation where a number of ores in a mining stope of a certain mine were not promptly released due to production reasons，leading to the long-term accumulation of ores in the stope and the oxidation and agglomeration of some ores，making it difficult to recover the ore smoothly，this study，based on the actual situation of the mine，describes the recovery methods for this part of ores based on the classification of the ores in the storage stopes.The footwall unit grid method，was proposed for the recovery of? dense oxidized and cemented ores，which achieved good economic results.

Keywords：shrinkage stoping method;stocked ore;secondary recovery;footwall unit grid method;low grade