新城金礦殘留礦壁回采技術研究及應用

摘要：中國是金屬礦產資源大國和礦業大國，金屬礦產資源儲量豐富，但是資源品質以復雜伴生難選為主，是我國開發利用礦產資源的主要瓶頸。論文對新城金礦礦殘留礦壁回采技術進行研究并應用到該礦山，大大提高了礦山的回采率，延長礦山開采壽命，提高企業經濟效益，提供了部分人員的就業途徑，同時也為山東黃金集團有多個與新城金礦相似的礦山，進行二次資源開采提供技術服務。

關鍵詞：新城；金礦；回采；研究；應用

中圖分類號： P618.51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

山東黃金礦業股份有限公司新城金礦我國大型黃金礦山之一，位于山東省萊州市金城鎮境內，是一座有著30多年發展歷史，現有采、選、冶綜合生產能力5100t/d以上，年產黃金10萬余兩的大型黃金礦山。

自建礦以來，新城金礦為適應生產發展，歷經了三次大的改擴建工程建設，形成了目前以主斜坡道、主豎井—輔助斜坡道、主斜坡道的多種開拓方式共存，機械化盤區充填采礦法為主要采礦方法的現代化礦山。

縱觀國內外高品位殘礦開采方法，充填采礦法因回收率高，頂板暴露面積小，安全性好而成為殘礦開采的首選采礦方法[1，2]。充填體內殘礦的開采是軟破復雜環境下礦體的復采。由于殘礦周圍充填體強度不同、殘礦本身的留設空間位置與大小不同、殘礦在母體開采時作用的不同，使殘礦開采的復雜程度與技術難度不能與正規礦體的開采相提并論。因此，其開采方法與技術應該圍繞在軟破介質環境下的不規范礦體的開采上，國內外雖然沒有相同的開采方法與經驗，但煤礦、有色、化工等行業有相關方面的技術與經驗可以借鑒。例如盾構法解決軟破巖層下巷道的掘進問題、小斷面進路法（上向、下）用于破碎礦體的開采、鋼纖維噴射砼用于破碎頂板的支護等[3，4]。

總之，充填體中高品位殘柱的開采，不僅是一種采礦方法的問題，更多地涉及到軟破介質內的掘進與支護技術、軟破介質的地壓管理與頂板安全技術等，是一個危險隱患環境下安全開采的系統工程問題，必須對傳統的充填采礦方法進行改革與技術創新，在安全開采前提下，實現充填體內高品位殘礦的充分回采。

2 新城金礦殘留礦壁回采技術研究

2.1新城金礦殘留礦壁回采技術總體目標

（1）實現淺部中段高品位殘礦充分安全回采，回收率達到85%以上。

（2）通過軟破介質內巷道掘進相關技術研究，確保礦石、人員、材料的安全運輸，解決采空區的充填問題。

（3）通過軟破介質內殘礦安全開采相關技術研究，確保殘礦開采安全。

（4）完成采場施工設計。

2.2新城金礦殘留礦壁回采技術研究方法

為確保新城金礦充填體內殘柱安全高效回采，首先對殘柱資源進行調查，對礦體的空間定位及其開采環境進行現場調研。采用數值模擬與理論力學模型對散體下頂底殘柱開采過程進行了穩定性分析。建立理論力學模型，應用修正普氏拱理論計算了進路頂部荷載，采用數學力學解析法對不同規格的進路在開挖過程中的承載層進行了內力分析，得出了進路開采半寬和承載層厚度之間的擬合函數，進而得出了不同跨度進路頂板需預留原巖的最小安全厚度。應用ABAQUS軟件對不同規格進路的開挖過程進行了塑性變形和頂板應力分析，得出了進路的合適采高及預留原巖的安全厚度，以及不同跨度的進路頂板冒落規模，從而得到采場進路寬和高。將理論力學分析和數值模擬分析的結果應用于新城金礦殘柱的開采中，并對采場沿脈巷道進行位移監測，能確保試驗采場安全生產。以此為依據，進行殘礦開采方法選擇與設計，確保高品位礦的高效低成本開采。對軟破介質內采場的支護形式與支護方法進行研究，保證充填體內殘礦開采安全高效。

2.3新城金礦殘留礦壁回采技術路線

（1）殘柱資源調查與空間定位

（2）殘柱分布狀況及其開采環境調研

（3）軟破介質掘進及殘礦開采相關技術調研

（4）軟破介質內巷道掘進方法與支護方法研究

（5）殘礦開采方法選擇與設計

（6）充填體內采場回采工藝與技術研究

（7）軟破介質內采場的支護形式與支護方法研究

（8）充填體內殘礦開采安全技術研究

3 新城金礦殘留礦壁回采技術應用效益

3.1經濟效益

本項目研究的經濟指標是殘礦回收率≥85%，選冶綜合回收率90%以上，預計經濟效益2億以上。具體計算公式如下：

該項目預計回采礦石量為12萬t，平均品位10g/t，新增金金屬量1200000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：1200000×85%×90%×260=23869萬元；

新增利潤：23868-1200000×90×10-4 =13068萬元。

其中2014年回采礦石量為6萬t，平均品位12g/t，新增金金屬量720000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：720000×85%×90%×260=14320.8萬元；

新增利潤：14320.8-720000×90×10-4 =7840. 8萬元。

2015年預計回采礦石量為6萬t，平均品位8g/t，新增金金屬量480000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：480000×85%×90%×260=9547.2萬元；

新增利潤：9547.2-480000×90×10-4 =5227.2萬元。

3.2社會效益

當前，類似新城金礦的老礦山，均面臨資源殆盡，井下環境復雜，開采難度大等一系列難題，殘留礦壁回采技術研究為礦山的發展開辟一條新的途徑。大大增加了礦山的產量，為礦山帶來巨大經濟效益的同時，解決了礦山的就業壓力，提高職工收入，有利于社會的穩定。該項目的研究，保證了井下工人安全作業，保證安全生產。總之，該項目的研究，對于充分回收有用資源、提高礦山企業經濟效益、保證經濟持續發展均具有十分重要的意義。

殘留礦壁回采技術研究及應用在國內外沒有完全相同的開采方法與經驗，屬于新城金礦針對目前的礦山開采條件進行的突破性研究，該項目應用前景廣闊，在山東黃金集團內的黃金礦山均具有借鑒與推廣價值，可為集團創造上億的利潤。

同時，該項目的開展，將為國內乃至國際范圍內類似生產工藝礦山的軟破介質內礦石的回收利用創立參考，對礦物資源充分回收意義重大。

4 結論

殘留礦壁回采技術研究及應用主要探討充填體內巷道掘進與支護方法、充填體內殘礦開采方法、充填體內地壓管理與頂板控制方法、充填體內殘礦的充填工藝與技術，以此實現軟破介質內殘礦的安全、經濟與合理回收。通過實踐表明，該項研究技術大大提高了新城金礦的回采率，企業的經濟效益得到增長，具有很好的經濟效益與社會效益，為類似礦山二次開采提供了技術支持。

參考文獻

[1] 肖迪民，蘇心德，張根深. 錫礦山南礦難采殘礦回采實踐 [J].采礦技術，2007（2）：1～25

[2] 趙明宣，于常先，張偉洲，等. 三山島金礦上盤護頂礦回采技術研究及應用[J]. 中小企業管理與科技，2013（12）：2～35

[3] 王軍民.農人工礦柱房柱采礦法可行性研究[J].黃金，2013（8）：6～57

[4] 劉建東，陳何，王湖鑫.束狀孔大量落礦殘礦高效回采工藝技術研究與應用[J].中國礦業，2012（4） ：12～39