東坪金礦底柱殘采技術應用淺析

李萬斌

(崇禮紫金礦業有限責任公司, 河北張家口市 076350)

東坪金礦底柱殘采技術應用淺析

李萬斌

(崇禮紫金礦業有限責任公司, 河北張家口市 076350)

東坪金礦原采礦方法殘留了大量的底部礦柱,為了緩解礦山資源逐漸減少的問題,充分利用有限的資源,礦山對底部礦柱進行了回采試驗,提出了中深孔殘采底柱回采方案和淺孔殘采底柱回采方案,并進行了技術方案的調整優化。現場應用表明,底柱回采礦量28.33萬t,實際出礦品位為3.12g/t,實現企業凈利潤4448萬元,具有良好的經濟效益。

“桃形”礦柱;底柱殘采;分段空場嗣后充填采礦法

1 礦山概況

東坪金礦于1988年建成,采選冶綜合生產能力150t/d,經過擴建目前生產能力已達2500t/d,是河北省重點黃金礦山之一。礦區分布有80余條礦脈,6個礦帶。其中1～70＃脈群占全區總儲量的90%以上。該脈群單層礦體呈扁豆狀、脈狀,由淺至深礦脈數量逐漸增多,呈雁列式平行產出。主要礦化富集在標高1250～900m區間。70＃礦體與頂板為堿性雜巖,硬度大、穩固性較好。礦體主要賦存于7～31線之間,走向N40°E,走向長600m,傾向NW,傾角20°～40°,控制傾向斜深820m。礦體連續性較好,端部存在分支復合現象。

70＃脈厚大礦體采用窄分條兩步驟分段空場嗣后充填采礦法[1],礦房寬20m,礦柱寬10m。第一步驟回采礦柱,回采完后采用尾砂膠結充填;第二步驟回采礦房,礦房回采完后,底部10m采用尾砂膠結充填,剩余采空區采用全尾砂或廢石充填[2]。為了后續對“桃形”礦柱的安全回采,在充填采場底部10m高均采用高灰砂比充填,充填體強度達到2 MPa以上[3]。目前礦山70＃脈厚大礦體已基本回采結束,殘留下相鄰采場的塹溝底部結構“桃形”礦柱,礦石量約30～50萬t,品位2.5～4.0g/t。

隨著礦山多年的生產,從2015年起東坪金礦井下資源量逐漸減少,生產經營出現了較大的困難。為了緩解礦山存在的困難,充分利用有限的礦產資源,增加礦山經濟效益,礦山對“桃形”礦柱進行了回采試驗。

2 回采方案選擇

礦山70＃脈厚大礦體礦房、礦柱采場采用中深孔回采落礦,塹溝底部結構、無軌設備出礦。為了能夠安全高效的回采“桃形”礦柱,礦山對殘礦體做了大量工作,具體為:

(1)分析上、下中段及相鄰采場、采空區分布情況,選擇適合回采的“桃形”礦柱,再收集此“桃形”礦柱對應的原礦房、礦柱采場的中深孔炮孔設計資料及后期采空區充填處理資料。

(2)根據原礦房、礦柱采場的底部結構炮孔設計圖了解在同一剖面位置的“桃形”礦柱形狀,做出多組“桃形”礦柱剖面圖后投影于該中段平面圖上并連接礦體邊界,可基本了解“桃形”礦柱邊界的變化情況。

通過對“桃形”礦柱空間形態、邊界等情況的詳細調查,并參考錫礦山南礦[4]、遂昌金礦[5]、紅透山銅礦[6]等礦山底柱殘礦回采的實踐經驗,對“桃形”礦柱提出了中深孔殘采底柱回采方案和淺孔殘采底柱回采方案。

2.1 中深孔殘采底柱回采方案

該方案是在兩采場底柱間掘一條鑿巖巷道,采用中深孔進行回采落礦,并使用遙控鏟運機后退式出礦,若條件允許可以利用原出礦巷道進行出礦。本文以1224中段19N－27～19N－12礦柱底部結構回采為例進行簡要的敘述。

(1)采切工程:包括鑿巖巷道、切割平巷和切割天井,工程布置如圖1所示。現場施工順序為:施工負坡段A－B,施工平巷段B－C、C－D,施工切割平巷E－F,施工切割井G－H。

該回采方案具有機械化程度高,回采效率高、時間短,且無需存礦,作業人員不會暴露在采空區頂板下作業,安全系數高等優點。但是該方案有以下缺點:

(1)由于底柱殘采采場回采礦體邊界是依據原礦房、礦柱采場的中深孔炮孔設計資料確定的,采場實際礦體邊界不能完全控制;

(2)采場礦石損失不易控制,因YGZ－90中深孔鉆機中心高1.2m且鉆機無法施工負角度炮孔,中心高度1.2m以下至采場底板無法施工炮孔會形成一個實體臺階,另外,礦石自然安息角會在采場兩幫形成兩個三角礦堆,造成礦石損失。

圖1 1224中段19N－27～19N－12礦柱底柱回采方案設計

圖2 炮孔布置

針對中深孔殘采底柱存在的缺點,在應用過程中對方案進行了改進:

(1)對于底柱殘采采場邊界不明導致中深孔炮孔設計不精確,從而底柱殘采采場的損失、貧化不易控制的問題,可以結合以前中深孔礦房采場施工探孔經驗,先在鑿巖巷每隔8.4m(6排)施工一排探孔,一排探孔總5個炮孔。中深孔鉆工施工時需做好充填體邊界記錄并及時上報技術人員,技術人員根據邊界數據重新標明回采邊界,然后再進行中深孔炮孔設計(在設計中仍可以利用原先施工的探孔眼),這樣底柱殘采的損失、貧化可得到有效控制。

(2)針對YGZ－90中深孔鉆機1.2m的鉆機中心高度且無法施工負角度炮孔而造成的礦石損失,可以結合下一中段采場中深孔炮孔設計,將分層炮孔深度延伸到上部中段三角礦堆下回采底柱殘留礦石,或采取施工輔助出礦穿,在出礦穿施工中再進行回收。

2.2 淺孔殘采底柱回采方案

該方案(見圖3)是根據“桃形”礦柱礦體范圍設計一條沿著“桃形”礦柱貫穿礦體上、下盤的底柱回采鑿巖巷,然后選擇合適的回采參數,將該底柱分回采區和間柱區。本文以1264中段11－13線底柱殘采采場回采為例簡要敘述該方案。

(1)回采參數:為防止11－13線底柱殘采采場回采過程中頂板暴露面積過大,采用隔一采一的原則。回采區參數:長×寬×高＝12m×12m×6m;間柱區參數:長×寬×高＝5m×12m×6m。

(2)回采順序:回采工作面呈階梯段布置,梯段工作面長度為4～6m,梯段高度為1.5～2.0m,在回采過程中采用后退式回采。

(3)炮孔布置:鑿巖采用YT－28型鑿巖機,炮孔呈梅花形排列,炮孔深度要求在1.6～1.8m,排距要求在0.6～0.7m。

(4)出礦工作:采用鏟運機進行出礦,出礦作業前應與采場鑿巖工溝通,根據回采工作面情況合理放礦,使回采工作面保持1.8m左右的作業空間,局部放礦以后,立即檢查采場頂板和上下盤圍巖情況,及時處理浮石,平整場地。在回采區回采結束后進行大量出礦,要求采用遙控鏟運機出礦,操作人員站在頂板安全的未回采區操控。

(5)采空區處理:11－13線底柱殘采采場回采結束后,在采場上、下盤邊界施工兩條充填井,對采空區進行全尾砂膠結充填或全尾砂充填來處理空區。

該回采方案回采效率較高,且采場回采過程中能較好控制充填體邊界,從而大大降低采場的貧化率。但是,由于采用隔一采一的回采方式,間柱區暫時不可回收;回采過程中必須進行存礦作為回采作業的工作平臺,作業人員每班鑿巖前都需處理浮石和平整作業場地,工作量大,回采周期長,且作業人員長時間暴露在采空區頂板下作業,安全系數低。

針對淺孔殘采底柱回采存在的缺點,對方案進行了以下改進:

(1)根據底柱的實際邊界、空間形態調整采場回采參數,盡量降低采場回采的損失率。

(2)由于底柱采場上部充填體不穩固,在回采過程中若揭露充填體面積過大則須留頂柱和間柱來控制采場的地壓,且要求回采過程中保證采空區頂板為拱形,增加采場頂板抗壓能力,以保證采場的安全穩定。同時作業人員必須做好安全防護措施,提高安全意識,合理組織安排,加快回采速度,降低風險。

圖3 1264中段11－13線底柱回采方案設計

2.3 現場應用情況

井下底柱殘采應用中深孔回采的采場有:1264中段19N－27～19N－12、15S－13～15S－28、15S－43采場底柱;1224中段11S－32～11S－48、13S－17～15N－17、15S－13～15S－28、19N－27～19N－12采場底柱。共計7個采場底柱,設計回采礦量18.54萬t,實際采出礦量16.99萬t,礦石損失率21%,貧化率16%。

底柱殘采應用淺深孔回采的采場有:1264中段11－13線采場底柱,1224中段15S－28～15S－43采場底柱。共計2個采場底柱,設計回采礦量13.53萬t,實際回采礦量11.34萬t,礦石損失率29%,貧化率8%。

3 經濟效益分析

2015～2016年期間,井下設計回采底柱殘采礦量32.07萬t,實際回采底柱殘采礦量28.33萬t,加權損失率為24.20%,加權貧化率為12.80%,實際出礦品位3.12g/t,實際產金量883.90kg,克金成本205.03元/g,銷售單價255.35元/g,實現企業凈利潤4448萬元,達到了較好的經濟效益。

[1]米繼武,王愛民.東坪金礦充填采礦法充填工藝的實踐[J].黃金,2004,25(12):26-27.

[2]張國臣.尾砂膠結充填技術在紫金東坪金礦的應用[J].采礦技術,2015,15(1):18-19.

[3]盛 佳,汪 洋,孟艷平,等.厚大礦體充填法開采的全尾砂膠結充填體強度設計[J].采礦技術,2012,12(4):15-17.

[4]曹明秋,肖迪民,段正龍,等.錫礦山南礦61采頂底柱殘礦回采實踐[J].采礦技術,2007,7(2):12-13.

[5]施東風.借助充填體回收采空區頂底柱的方法[J].金屬礦山, 2015(4):94-96.

[6]王洪勇.紅透山銅礦＂殘采＂頂底柱回收應用與研究[J].有色礦冶,2006,22(2):9-11.

2017-04-28)

李萬斌(1965－),男,河北張家口人,工程師,從事礦山管理及采礦設計工作,Email:754272720＠qq.com。