無底柱淺孔留礦法在溶洞斷層礦體開采中的應用

盧俊華，謝建平

(天津華北地質勘查局， 天津 300170)

爬奔金礦位于老撾瑯勃拉邦省巴烏縣爬奔村，距瑯勃拉邦省會城市54 km，為天津華北地質勘查局獨資投資勘探開采一體化的金礦，為老撾境內(nèi)第一座系統(tǒng)化開采的地下金礦山，被列入老撾“七五”計劃重點開發(fā)項目，為華勘局拓展東南亞市場的重要基地。

爬奔金礦 2012年經(jīng)老撾政府審批通過詳查報告，進入礦業(yè)開發(fā)階段。根據(jù)國內(nèi)設計院提供的初步設計，采用平硐-溜井開拓，共計5個中段，分別是687，737，787，838 m和888 m中段，首采中段為687 m和737 m中段。

1 開采技術條件

1.1 礦體賦存條件

礦區(qū)主礦體為V-1號金礦體，控制長度為650 m，傾向為西傾，包括碳酸鹽脈、含雄黃及紅化蝕變巖，其中紅化蝕變巖含金品位較高，形態(tài)呈大脈狀。單工程穿礦厚度一般為1.1～6.87 m，最厚10.42 m，屬于極薄至中厚礦體。礦體傾角集中于 55°～60°，從上到下傾角呈變陡趨勢，屬于傾斜至急傾斜礦體。

1.2 礦石特性

礦石為單一金礦物，成分較簡單，主要載體為方解石，另含少量黃鐵礦，蝕變巖中偶見自然金，以微粒金和細粒金為主。礦石構造主要有角礫構造、塊狀構造和細脈狀構造。

1.3 礦石圍巖條件

主礦體上下盤圍巖均為礦化蝕變的碎裂灰?guī)r、大理巖等，中等穩(wěn)固。部分蝕變巖及接觸的上下盤灰?guī)r中存在小溶洞。礦石體重2.63 t/m3，圍巖體重2.66 t/m3，松散系數(shù) 1.55。

1.4 水文及環(huán)境地質條件

參照區(qū)域內(nèi)湄公河水位作為最低侵蝕基準面標高（+300 m），本期回采礦體標高在+687 m以上。雨季時，灰?guī)r巖溶及砂巖裂隙滲水為主要補給水來源。礦區(qū)水文地質條件為簡單類型。

礦區(qū)內(nèi)北東-北北東向破碎帶和韌脆性剪切帶發(fā)育，不良地質包括溶洞和巖溶漏斗，礦區(qū)環(huán)境地質條件為中等類型。

1.5 工程地質條件

礦區(qū)工程地質條件屬可溶鹽巖類為主的復雜類型。回采中發(fā)現(xiàn)礦體中存在尺寸不同的溶洞，充填物以紅色黏土和灰?guī)r碎屑完全或不完全充填，多伴有滲水，其中 32號礦塊遇到大型溶洞充填物，對礦體回采和出礦有較大影響。687 m和737 m中段部分礦塊及斷層分布見圖1。

圖1 礦塊溶洞分布

2 采礦方法優(yōu)選

爬奔金礦礦區(qū)控礦構造為斷層，區(qū)域破碎帶多、巖溶發(fā)育，礦體以急傾斜中厚礦體為主。此類礦體回采中面臨以下問題。

（1）老撾是東南亞唯一內(nèi)陸國家，工業(yè)落后，設備材料依靠進口，工人技術水平較低，開采時應盡量選擇工藝簡單、安全性高的采礦方法。

（2）礦區(qū)礦體厚度為極薄至中厚，以中厚為主，存在礦體厚度突變的可能。選擇采礦方法需要考慮礦體厚度變化因素。

（3）礦區(qū)斷層破碎帶發(fā)育，回采過程中要注意控制礦塊暴露面積，控制地壓；巖溶充填物以紅色黏土和灰?guī)r碎屑完全或不完全充填，多伴有滲水，選擇采礦方法時需考慮充填物對出礦的影響。

查閱文獻資料，類似巖溶發(fā)育礦體回采經(jīng)驗較少。充分考慮礦體賦存條件、礦石特性、上下盤圍巖穩(wěn)定性、工程及水文和環(huán)境地質條件、設備現(xiàn)代化程度、生產(chǎn)能力要求、老撾?yún)^(qū)域生產(chǎn)力特點等因素，結合國內(nèi)外同類礦山的開采經(jīng)驗，初選平底結構淺孔留礦法和上向水平干式充填法。本著安全可靠、易于管理、便于操作的原則，最終確定采用平底結構無底柱淺孔留礦法，該方法具有工藝簡單、采切工程量少、能處理礦體厚度和傾角變化大、出礦簡單等優(yōu)點。

3 無底柱淺孔留礦法

爬奔金礦礦體平均厚度為3.36 m，采用無底柱淺孔留礦法（見圖2）可得到較好效果。對于底部最大寬度達到12 m的高品位32號礦體，通過下部對應2號礦體挑頂回采，實現(xiàn)了頂柱的高品位礦石回采。

圖2 平底結構淺孔留礦法

3.1 適用條件及采場結構參數(shù)

該方法適用于水平厚度小于5 m（對于部分7～8 m的礦體也可采用），傾角為55°以上，礦石和頂板圍巖穩(wěn)固性中等及以上的礦體。

采場沿走向布置，長50 m，寬為礦體厚度，中段高度 50 m，頂柱高度為 3～5 m，間柱寬度為 6 m，分層高度為1.8～2.0 m，采場底部采用平底結構，每隔5～7 m布置一條出礦穿脈。

3.2 采準切割

采切工程包括拉底巷、脈外運輸巷、出礦穿脈、人行通風井和人行聯(lián)絡道，其中拉底巷、脈外運輸巷及出礦穿脈隨巷道安裝22 kg軌道和道岔，根據(jù)需要安裝滑觸線。

根據(jù)各中段平硐見礦位置，沿脈施工拉底巷，副產(chǎn)礦石通過放礦系統(tǒng)進入原礦倉；脈外運輸巷跟隨拉底巷揭露礦體情況，沿脈布置在礦體下盤，稍落后于拉底巷施工；沿脈下盤每隔5～7 m布置一條出礦穿脈直接與拉底巷貫通，出礦穿脈長度根據(jù)出礦設備調(diào)整；每隔50 m左右，于礦巖完整性好、礦體品位低處施工脈內(nèi)人行通風井，傾角同礦體傾角，若礦體品位較高或巖石破碎，則施工下盤人行通風井，并于人行天井中每隔5 m布置人行聯(lián)絡道，作為人員、材料進出采場通道。

3.3 回采工藝

在采場內(nèi)由下向上分層回采，分層高度為1.8～2.0 m；采場內(nèi)由一端向另一端退采，梯段工作面開采，采用YSP-45型鑿巖機鉆鑿上向淺孔落礦，炮孔布置形式采用梅花形，孔間距為0.8～1.0 m，排距為0.6～0.7 m，孔深為1.8～2.0 m，每米崩礦量2.5 t，YSP-45 型鑿巖機效率 20～28 m/(臺·班)。爆破采用乳化炸藥，非電導爆管起爆。

3.4 出礦

在出礦穿脈通過裝巖機或扒渣機出礦至0.7 m3翻轉式礦車，再采用ZK3-6/250電機車牽引至737 m中段卸至溜井，687 m中段直接運輸至原礦倉。每次落礦只出1/3左右的礦石，以便在采場內(nèi)形成2.0 m高的工作空間，其余留在采場內(nèi)作為回采工作平臺，采場回采結束后進行大量放礦。

回采過程中須加強頂板松石危石的清理，必要時采用木材、錨桿或錨桿加金屬網(wǎng)加固頂板。

新鮮風流由中段脈外運輸巷經(jīng)人行通風井和人行聯(lián)絡道進入采場，洗刷工作面后，污風經(jīng)另一側人行通風井回至上中段平巷排出。采場爆破之后，為使炮煙得以盡快排除，需配備局扇加強通風。

3.5 主要技術經(jīng)濟指標

無底柱淺孔留礦法在爬奔金礦的應用獲得了較好經(jīng)濟指標，包括：采場生產(chǎn)能力80 t/d，采切比 10.71 m/kt，損失率 8%（富礦段間柱和頂柱回采），貧化率10%，采礦工效13.3 t/工班。

4 結語

（1）平底結構淺孔留礦法在爬奔金礦的應用實現(xiàn)了落后生產(chǎn)力、復雜工程地質條件下的安全穩(wěn)定生產(chǎn)，滿足了日供礦600 t/d的生產(chǎn)能力要求。

（2）含水的溶洞充填物出礦難度大，易造成堵塞、結頂，平底結構大大提高了出礦效率，降低了出礦事故率。

（3）對于斷層附近含破碎帶礦石，淺孔留礦法采場堆存大量礦石有助于確保采場穩(wěn)定性，通過先回采周邊礦石，再逐步回采部分破碎礦石，優(yōu)于分層充填采礦法。