斷裂構造破碎帶內發育的低品位薄礦體采礦工藝技術

劉廷程,辛金秀,侯志林

(岷縣天昊黃金有限責任公司, 甘肅 定西市 748000)

1 概 述

岷縣天昊黃金有限責任公司位于甘肅定西市岷縣秦許鄉,為山東招金集團招金礦業股份有限公司控股子公司。公司成立于2001年6月,主要開采鹿兒壩礦區的鹿峰金礦,該礦設計確定為地下開采,生產能力為6．0萬t/a、200 t/d,現礦山年采選礦生產能力可達到20萬t。

鹿峰礦區位于甘肅省南部山區甘川交界處,區域在大地構造體系上屬于秦祁昆造山系、秦嶺弧盆系、澤庫前陸盆地。區域上斷裂構造較發育,以區域性大斷裂為主,走向北西-北西西-東,性質以壓性、壓扭性斷裂為主,規模較大,控制著本區的地質體分布及構造格架,是控巖控礦斷裂。礦區圍巖蝕變強烈,受斷裂構造控制而多沿斷裂帶分布。鹿峰金礦屬于熱液型礦床,礦體主要產出于構造斷裂破碎帶中,主要礦種有金、銻等貴金屬。開采至今,礦床由25個礦體組成,主礦體Ⅰ-1、Ⅱ-2,賦存標高＋2780~＋2400 m,＋2730~＋2450 m,走向長335~1260 m,傾向延深282~365 m,平均厚1．38~3．58 m,礦體規模屬中到大型、中型。礦床屬于水文地質條件簡單,工程地質條件中等,環境地質條件中等~差的Ⅲ—3型。

礦石加工技術性能良好。共探獲礦產儲量約353．3萬t,保有資源量238．3萬t,目前已經有180萬t納入工業設計,一般地質品位3．5~4 g/t。礦體呈似層狀產出,總體走向85°,傾向南,傾角53°~73°,平均傾角70°,礦體厚度基本為0．8~2 m 之間,平均1．5 m。

2 構造破碎帶對生產造成的不良影響

鹿峰金礦主要發育在斷裂構造破碎帶內,礦巖主要是含粉砂質絹云母砂巖、板巖等,均具有碳酸鹽化、硅化等特征,且含粉砂質、絹云母和碳泥質等成分,成礦斷裂破碎帶為易導水含水層,所以礦巖遇水后容易泥化膨脹,導致其變得十分軟破,開挖后易崩落垮塌。由于其開采技術條件極為復雜,開采難度極大,礦山開采前期設計采用過淺孔留礦采礦法、上向水平分層干式充填法和削壁充填法等采礦工藝,由于受開采技術條件限制,開采效果不甚理想,生產過程中均沒有取得理想的技術經濟指標,且一直存在著如下幾種不同程度的安全、生產技術難題:

(1)生產效率低下,采場每天出礦量僅約20 t。

(2)采礦貧化很大,一般地質品位3．5~4 g/t,而出礦品位只有2 g/t左右,甚至更低,局部少量高品位的采場也沒有取得好的出礦品位,由于大量垮冒廢石混入,導致其采場采礦貧化率很大甚至報廢。

(3)采切比極高,一般類似礦體的采切比為30~40 m/kt,而此處采場卻基本達到了90 m/kt。

(4)采礦成本較高,礦山目前的空場條件下采礦車間成本為200元左右,也高出同類礦山許多。

(5)安全隱患大,采場內破碎巖體片幫垮塌沒有得到有效處理,給工作人員帶來較大安全風險。

以上系列問題一直困擾和威脅著礦山的安全生產和發展,甚至擔心以后將有可能因此而導致礦山被迫停產。為此,礦山多年來一直不斷實踐、調整、改良、變革采礦工藝,最終確定了現有的采礦工藝技術——淺孔分層回采聯合小分段自然崩落采礦法[1-2],并取得了較理想的技術經濟指標,具有較好的推廣意義。

3 采礦工藝技術

(1)方案特點。淺孔分層回采聯合小分段自然崩落的采礦法工藝特點是將礦塊從上至下依次分為5~6個分段,分段高度為6~7 m。采用下盤天井與各分段貫通。在分段拉底巷道端部向上挑落礦石,崩落頂板和部分側幫圍巖,在分段拉底巷道內實現鑿巖、爆破、出礦,人員均在木支護下作業。采用單段回采,分步距崩落礦石,端部崩落頂板和圍巖,單段覆蓋巖下出礦,后退式采礦,人工加小推車出礦。其具有靈活、生產成本低、采切工程量簡單、消除了大量廢石、有效處理了空區的特點。

(2)礦塊布置方式。依據礦體產狀,礦塊及采場的布置方式均是沿礦體走向布置。采場回采后即崩落圍巖進行充填處理空區,相鄰采場間不留間柱,局部留設少量頂柱,不留底柱。

(3)開采順序。礦山整體的中段開采順序是從上至下開采,采場內從上分段逐步向下分段進行開采,分段內則是從端部后退式開采。

(4)采場結構參數。依據礦巖的穩固性條件和采礦生產工藝技術特點要求,設置的中段高度一般為40~60 m,目前礦山已經形成的中段高度為40 m。分段高度為6~8 m。采場長度為30 m,分左右各15 m各布置一個后退式的回采工作面。崩落單層高度為2~3 m,端部崩礦步距為2~3 m。

(5)采切工程布置。淺孔分層回采聯合小分段自然崩落采礦法的采切工程包括:下盤天井、分段聯絡道、分段拉底巷道。主要是在采場礦體下盤經濟合適的位置處開掘天井,天井在采場的中央位置,并聯通上下2個中段的硐室和主運輸巷道[1]。天井內合適的位置處開掘分段聯絡道,垂直或斜交礦體至礦體上盤邊界。礦體內巖脈內走向左右布置分段拉底巷道至采場兩端邊界(見圖1)。

該采場依據整體布置以及現有生產習慣,沒有將中段穿脈巷道計算在內,2個采場的采切工程總長度為441 m,總工程量為1190．7 m3,采場礦量為9300 t,理論計算的采切比為47．4 m/kt和128 m3/kt。

圖1 淺孔分層回采聯合小分段自然崩落法采場布置

(6)回采工藝技術。回采工作主要包括撬頂清除浮石、拆除支護、鑿巖、裝藥、爆破、支護及通風。回采作業面自下而上逐層逐步落礦,從拉底切割巷開始沿逆傾斜方向布置水平工作面,由下至上全面逐步逐層逐段落礦[2-3]。回采過程中鑿巖采用礦山常用的7655型氣腿式鑿巖機,打上向傾斜和水平炮孔,炮孔傾角30°~40°,炮孔孔深2~2．5 m,孔徑41 mm,炮孔采用矩陣型或一字型布孔,孔間距600~800 mm。采用直徑為32 mm的2＃巖石乳化粉狀藥卷加導爆管非電起爆。對每個回采分層可以一次性全爆,也可分次逐步爆破。在分段拉底巷道內鉆鑿上向傾斜淺孔,以采場端部切割槽為自由面進行爆破,首次爆破可以爆破2~3 m步距,然后以爆堆為自由面進行擠壓爆破,每次爆破2~3排炮孔,隨即出礦,然后又擠壓爆破從端部落礦,礦體的直接頂板和上下盤隨著采場暴露面積的增大,自由崩落下來。一次爆破回采高度為2~3 m,分2~3次即可全部爆完一個步距,隨著爆破的后退,支護逐步拆除,階段采場工作面全長為30 m。回采作業的主要安全質量問題:一是嚴格控制開采邊界和出礦品位,最大限度降低貧化;二是嚴格控制落礦塊度,避免大塊過多;三是嚴格控制好頂板和側幫的垮冒,確保人員安全;四是確保支護的安裝牢固有效,以保證安全;五是落礦和出礦要及時銜接,確保出礦效率。

出礦在回采作業面的木支護掩護下進行,采用現有的人工加小推車將單次崩落的礦石倒入下盤天井內溜至下部運走,采場人工搬運能力為30 t/d。

爆破后新鮮風流自下中段天井硐室(聯絡道)通過人行通風天井進入采場,清理工作面,污風由上端通風人行天井排至上中段回風巷。

(7)采空區處理。在回采過程中以及回采之后形成的空區均被垮冒廢石充填,部分未填實的空區部分采用人工倒入廢石進行充填[4]。

4 主要技術經濟效果

采用淺孔分層回采聯合小分段自然崩落采礦法在生產過程中取得的主要技術經濟指標和原指標相比有了大大的改進(見表1)。

表1 淺孔分層回采聯合小分段自然崩落采礦法技術經濟指標