某金礦采空區礦柱回采方式及實踐

馮浩楠，舒太鏡，李慧波

(1.河北融洋工程設計有限公司，　河北 邯鄲市　056002；2.廣西冶金研究院有限公司，　廣西 南寧市　530023)

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某金礦采空區礦柱回采方式及實踐

馮浩楠1，舒太鏡2，李慧波1

(1.河北融洋工程設計有限公司，河北 邯鄲市056002；2.廣西冶金研究院有限公司，廣西 南寧市530023)

某金礦采空區形態復雜，礦柱回收難度高、效率低、安全性差。為解決已有采空區及新形成采空區中礦柱回采問題，結合礦山的實際情況，研究礦柱回采工藝,對不同的礦柱形式分別采用了相適應的回采方式。在確保安全的條件下，回收了礦柱礦量58.03萬t，大大提高了礦山的回收率，增加了礦山的經濟效益。

金礦；淺孔留礦；采空區；礦柱回收

1　礦山概述

1.1礦床地質

該金礦地處青藏高原大雪山東部，大金川支流革什扎河流域，屬川西高山峽谷的一部分。礦區地質構造較復雜，礦體屬于典型的受構造控制的石英脈型金礦，賦存于斷層破碎帶中。大部分礦體埋藏于當地侵蝕基準面(標高2720 m)以上，上部礦脈厚大且側翼沿山坡露出。礦體圍巖滲透性差，含水性較弱，直接頂底板圍巖多為二云石英片巖、石英巖、石英脈及構造角礫巖，巖體各向異性，巖體f=7～10，穩定性中等。1號礦體為該金礦主要礦體，礦體沿走向長度850 m左右，最大埋深達625 m，最小為0 m，平均真厚度為5.04 m，厚度變化系數為65.94%。礦體整體向西傾，傾向227°～306°，傾角整體較陡，但傾角變化較大，呈上陡下緩的格局，地表以下150～200 m范圍內，傾角為75°～90°，向下呈逐漸變緩的趨勢，最小傾角為42°。礦體金平均品位為4.38 g/t，礦石價值高。

1.2開采現狀及采礦方法

該金礦于2000年投產，現采選規模已達1000 t/d。礦山采用平硐開拓方式，已形成3188，3155，3113，3075，3035，3000 m等6個中段。目前礦山3113 m中段以上采場已全部回采完畢，3035，3075 m中段為目前生產中段。礦山多年來生產一直采用淺孔留礦法，下行式開采，采用了脈內沿脈開拓方式，采準工程布置在底柱和間柱內，并留取了5～10 m頂柱、底柱。

2　采空區情況及礦柱回采技術條件

(1) 3155 m中段及以上中段剩余底柱、點柱及條形礦柱等共計2萬t，該中段及以上采空區大部分已通達地表，采空區體積約20萬m3，由于礦山地表為森林地貌，不允許塌陷，為防止對下部礦柱回收及礦體開采的擾動，因此考慮回收部分礦柱并盡快進行充填處理。

(2) 3113 m中段剩余礦柱礦量大約12萬t，位于11線～19線之間。前期對該中段品位較高的礦體開采后形成了大約10萬m3采空區，位于13線～17線之間。采空區跨度大，為100 m，形態復雜，留有8～10 m底柱、10～15 m頂柱，無間柱，礦柱平均金金屬品位4.58 g/t，礦石價值高，需要進行回收。

(3) 3075 m中段屬于目前生產中段，該中段礦體在3線～19線之間，剩余礦量16萬t，其中未動采場礦量5.3萬t，采場采完后剩余礦柱礦量10.7萬t，采空區位于5線～9線及13線～19線之間，采空區面積大約8萬m3。該中段采空區與3113 m中段類似，跨度大，形態復雜，留有6～10 m底柱、8～10 m頂柱(其中15線位置與3113 m中段聯通)，無間柱，礦柱平均金品位4.39 g/t。

(4) 3035 m及3000 m中段礦體位于1線～19線之間，兩中段剩余礦量69萬t，前期對富礦的開采也形成了大約1萬m3采空區，采場留有6～10 m底柱。此兩中段現只考慮對現有采礦方法進行優化，以便后期回收礦柱更加方便有利。采空區情況及礦柱位置見圖1。

3　礦柱回采方式

為了多回收高品位礦石，需要盡可能多回收采空區中的礦柱，因此在對每個中段礦柱分布情況進行詳細了解，并在保證安全及不影響下中段礦體開采情況下，通過全局考慮，進行礦柱回收工作[1￣3]。

圖1采空區情況及礦柱位置

3.1回采3155 m中段的底柱

由于3155 m中段以上采空區面積較大，在不允許地表塌陷的情況下，根據礦山的實際情況，用混凝土人工礦柱置換出部分礦柱，置換方式為在3155 m中段施工人工假巷(見圖2)，在人工假底上部采用淺孔落礦、鏟運機出礦方式對3155 m中段的底柱進行回采，出礦結束后采用砌碹方式予以封閉，然后對該中段以上采空區進行膠結充填。充填過程中，需對3155 m中段人工假底上部10 m厚充填高強度膠結充填體，該膠結充填體可作為上下兩個中段的隔離層，使得上部采空區不會影響到下部礦柱及礦房的回收。

圖2　人工鋼筋混凝土假巷(單位：m)

3.2回采3113 m中段的頂柱

由于礦山前期不合理開采，導致3113 m中段遺留約10～15 m厚的頂柱，采空區比較復雜，現為了回收這部分頂柱，但是進入采空區是不安全的，因此考慮在礦體下盤脈外布置沿脈巷道，該沿脈巷道以天井聯通，在天井頂部布置鑿巖巷道，向礦體頂柱打水平中深孔進行落礦(見圖3)，崩落的礦石從采空區里面放出來，利用鏟運機在已有的脈內巷出礦。

圖3　采空區中回采頂柱(單位：m)

3.3頂底柱同時回采

考慮到礦柱回收后會進行充填處理，因此可以將3075 m中段與3113 m中段進行并段，同時回收3075 m中段的頂柱及3113 m的底柱，留取3075 m中段的底柱作為上下兩個中段的隔離層，該底柱可以在上下采空區充填完成之后采用巷道掘進的方式進行回采。同理將3000 m中段與3035 m中段進行并段處理，同時回收3000 m中段的頂柱及3035 m的底柱。

對于采場的頂柱與底柱回收[4￣6]，分兩種情況，一種是未采礦房頂柱與底柱的回收，另一種是采空區中頂柱與底柱的回收。對于第一種情況，一般先回采上中段礦房，待上中段礦房回采完成之后，回采下中段礦房，然后采場的頂底柱隨著下中段礦房的回采一起回收(見圖4)。在確保安全的條件下，可設計采用分段后退淺孔落礦的方式回采頂柱與底柱。該方法使礦柱回采率由過去的大約65%提高到90%以上，大大提高了礦石回收率，增加了經濟效益。該方法技術要求分段長度4.0～6.0 m左右,分段高度3.0～4.0 m左右,采用上向式或者水平炮孔布置方式，作業時要嚴格控制炮孔長度和裝藥量，以防止發生懸頂事故，使得循環作業順利進行。作業過程中，為了安全考慮，需要進行適當的木支護。對于第二種情況，需要采用脈外巷加聯絡天井進行回收，其回收方式與回收3113 m中段的頂柱類似。

圖4　分段后退式淺孔落礦回采頂底柱

3.4回采3035 m中段的頂柱及3075 m中段的底柱

3035 m中段的頂柱和3075 m中段的底柱不能同時回采是考慮到整個采場的安全穩定性，3075 m中段起著一個隔層的作用，使得上下采空區不至于聯通導致采空區面積過大，因此回收該頂底柱需要等3075 m中段上下采空區都充填完成之后才可進行。設計采用下向分層充填采礦法回收該頂底柱(見圖5)，分層高度3 m。技術要求：先在脈外掘進斜坡道，分層的頂板采用混凝土支柱及鋼筋錨網支護，鏟運機出礦。

3.5各中段間柱的回采

先采礦房，待礦石采完之后，對礦房進行膠結充填。回收間柱時采用淺孔留礦法，為解決2個出口問題，在礦體下盤脈外設置人行通風井，從下水平沿脈巷道掘至上水平沿脈，并在脈外人行通風井之中掘間柱聯絡道，與間柱內人行通風井相通，回采完間柱后進行充填。

圖5　下向分層充填法回收礦柱

3.6礦柱的回采順序

從整個礦區來看，采用了下行式開采方式，現為了盡可能多回收礦柱[7￣9]，對礦房礦柱的回收需進行一個比較詳細的規劃。在不影響下中段礦體回收的情況下，先回收3155 m中段的底柱及3113 m中段的頂柱。對于3075,3035 m中段及3000 m中段，先回收這3個中段的礦房礦體，在回收礦房礦體時，同時回收并段后的頂底柱。對于礦房之間的間柱，需各中段內相鄰的礦房采充完畢后方可進行回采。最后留下3075 m中段的底柱及3035 m中段的頂柱作為隔層。回收該隔層礦體，則需要上下中段相對應的礦房采充完畢后方可進行回采。為了不破壞底柱間柱的空間連續性，一般不同時回采間柱和底柱。上下中段的相對應的間柱不可以回采。同一中段內相鄰間柱不同時回采。

4　礦柱的回采實踐

通過不同的回采工藝對該礦采空區中的礦柱進行回采，獲得了較好的經濟技術指標，大大提高了礦山的礦石回收率，增加礦山的經濟效益，礦柱的回收參數指標見表1。

表1　礦柱的回收參數指標

注：包括充填后回采出的礦柱礦量。

5　結　論

針對采空區中的不同類型的礦柱，采用了不同的回采工藝進行回采，在滿足礦山安全生產的前提下，采出了礦柱礦量58.03萬t，大大增加了礦山的回收率，增加了礦山的經濟效益。但在回收夾層礦柱時，礦山充填一定要及時，必須對采空區進行膠結充填處理。對于未受采空區影響的礦房，建議減小回采礦房的尺寸大小，控制膠結充填體的充填量，增大間柱的尺寸，增大低強度充填體的充填量，以節省充填成本。

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2016￣06￣14)

馮浩楠(1978-)，男，云南昆明人，高級工程師，主要從事礦山設計工作，Email：1041485960@qq.com。