李万斌

(崇礼紫金矿业有限责任公司, 河北张家口市 076350)

东坪金矿底柱残采技术应用浅析

李万斌

(崇礼紫金矿业有限责任公司, 河北张家口市 076350)

东坪金矿原采矿方法残留了大量的底部矿柱,为了缓解矿山资源逐渐减少的问题,充分利用有限的资源,矿山对底部矿柱进行了回采试验,提出了中深孔残采底柱回采方案和浅孔残采底柱回采方案,并进行了技术方案的调整优化。现场应用表明,底柱回采矿量28.33万t,实际出矿品位为3.12g/t,实现企业净利润4448万元,具有良好的经济效益。

“桃形”矿柱;底柱残采;分段空场嗣后充填采矿法

1 矿山概况

东坪金矿于1988年建成,采选冶综合生产能力150t/d,经过扩建目前生产能力已达2500t/d,是河北省重点黄金矿山之一。矿区分布有80余条矿脉,6个矿带。其中1～70＃脉群占全区总储量的90%以上。该脉群单层矿体呈扁豆状、脉状,由浅至深矿脉数量逐渐增多,呈雁列式平行产出。主要矿化富集在标高1250～900m区间。70＃矿体与顶板为碱性杂岩,硬度大、稳固性较好。矿体主要赋存于7～31线之间,走向N40°E,走向长600m,倾向NW,倾角20°～40°,控制倾向斜深820m。矿体连续性较好,端部存在分支复合现象。

70＃脉厚大矿体采用窄分条两步骤分段空场嗣后充填采矿法[1],矿房宽20m,矿柱宽10m。第一步骤回采矿柱,回采完后采用尾砂胶结充填;第二步骤回采矿房,矿房回采完后,底部10m采用尾砂胶结充填,剩余采空区采用全尾砂或废石充填[2]。为了后续对“桃形”矿柱的安全回采,在充填采场底部10m高均采用高灰砂比充填,充填体强度达到2 MPa以上[3]。目前矿山70＃脉厚大矿体已基本回采结束,残留下相邻采场的堑沟底部结构“桃形”矿柱,矿石量约30～50万t,品位2.5～4.0g/t。

随着矿山多年的生产,从2015年起东坪金矿井下资源量逐渐减少,生产经营出现了较大的困难。为了缓解矿山存在的困难,充分利用有限的矿产资源,增加矿山经济效益,矿山对“桃形”矿柱进行了回采试验。

2 回采方案选择

矿山70＃脉厚大矿体矿房、矿柱采场采用中深孔回采落矿,堑沟底部结构、无轨设备出矿。为了能够安全高效的回采“桃形”矿柱,矿山对残矿体做了大量工作,具体为:

(1)分析上、下中段及相邻采场、采空区分布情况,选择适合回采的“桃形”矿柱,再收集此“桃形”矿柱对应的原矿房、矿柱采场的中深孔炮孔设计资料及后期采空区充填处理资料。

(2)根据原矿房、矿柱采场的底部结构炮孔设计图了解在同一剖面位置的“桃形”矿柱形状,做出多组“桃形”矿柱剖面图后投影于该中段平面图上并连接矿体边界,可基本了解“桃形”矿柱边界的变化情况。

通过对“桃形”矿柱空间形态、边界等情况的详细调查,并参考锡矿山南矿[4]、遂昌金矿[5]、红透山铜矿[6]等矿山底柱残矿回采的实践经验,对“桃形”矿柱提出了中深孔残采底柱回采方案和浅孔残采底柱回采方案。

2.1 中深孔残采底柱回采方案

该方案是在两采场底柱间掘一条凿岩巷道,采用中深孔进行回采落矿,并使用遥控铲运机后退式出矿,若条件允许可以利用原出矿巷道进行出矿。本文以1224中段19N－27～19N－12矿柱底部结构回采为例进行简要的叙述。

(1)采切工程:包括凿岩巷道、切割平巷和切割天井,工程布置如图1所示。现场施工顺序为:施工负坡段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。

该回采方案具有机械化程度高,回采效率高、时间短,且无需存矿,作业人员不会暴露在采空区顶板下作业,安全系数高等优点。但是该方案有以下缺点:

(1)由于底柱残采采场回采矿体边界是依据原矿房、矿柱采场的中深孔炮孔设计资料确定的,采场实际矿体边界不能完全控制;

(2)采场矿石损失不易控制,因YGZ－90中深孔钻机中心高1.2m且钻机无法施工负角度炮孔,中心高度1.2m以下至采场底板无法施工炮孔会形成一个实体台阶,另外,矿石自然安息角会在采场两帮形成两个三角矿堆,造成矿石损失。

图1 1224中段19N－27～19N－12矿柱底柱回采方案设计

图2 炮孔布置

针对中深孔残采底柱存在的缺点,在应用过程中对方案进行了改进:

(1)对于底柱残采采场边界不明导致中深孔炮孔设计不精确,从而底柱残采采场的损失、贫化不易控制的问题,可以结合以前中深孔矿房采场施工探孔经验,先在凿岩巷每隔8.4m(6排)施工一排探孔,一排探孔总5个炮孔。中深孔钻工施工时需做好充填体边界记录并及时上报技术人员,技术人员根据边界数据重新标明回采边界,然后再进行中深孔炮孔设计(在设计中仍可以利用原先施工的探孔眼),这样底柱残采的损失、贫化可得到有效控制。

(2)针对YGZ－90中深孔钻机1.2m的钻机中心高度且无法施工负角度炮孔而造成的矿石损失,可以结合下一中段采场中深孔炮孔设计,将分层炮孔深度延伸到上部中段三角矿堆下回采底柱残留矿石,或采取施工辅助出矿穿,在出矿穿施工中再进行回收。

2.2 浅孔残采底柱回采方案

该方案(见图3)是根据“桃形”矿柱矿体范围设计一条沿着“桃形”矿柱贯穿矿体上、下盘的底柱回采凿岩巷,然后选择合适的回采参数,将该底柱分回采区和间柱区。本文以1264中段11－13线底柱残采采场回采为例简要叙述该方案。

(1)回采参数:为防止11－13线底柱残采采场回采过程中顶板暴露面积过大,采用隔一采一的原则。回采区参数:长×宽×高＝12m×12m×6m;间柱区参数:长×宽×高＝5m×12m×6m。

(2)回采顺序:回采工作面呈阶梯段布置,梯段工作面长度为4～6m,梯段高度为1.5～2.0m,在回采过程中采用后退式回采。

(3)炮孔布置:凿岩采用YT－28型凿岩机,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)出矿工作:采用铲运机进行出矿,出矿作业前应与采场凿岩工沟通,根据回采工作面情况合理放矿,使回采工作面保持1.8m左右的作业空间,局部放矿以后,立即检查采场顶板和上下盘围岩情况,及时处理浮石,平整场地。在回采区回采结束后进行大量出矿,要求采用遥控铲运机出矿,操作人员站在顶板安全的未回采区操控。

(5)采空区处理:11－13线底柱残采采场回采结束后,在采场上、下盘边界施工两条充填井,对采空区进行全尾砂胶结充填或全尾砂充填来处理空区。

该回采方案回采效率较高,且采场回采过程中能较好控制充填体边界,从而大大降低采场的贫化率。但是,由于采用隔一采一的回采方式,间柱区暂时不可回收;回采过程中必须进行存矿作为回采作业的工作平台,作业人员每班凿岩前都需处理浮石和平整作业场地,工作量大,回采周期长,且作业人员长时间暴露在采空区顶板下作业,安全系数低。

针对浅孔残采底柱回采存在的缺点,对方案进行了以下改进:

(1)根据底柱的实际边界、空间形态调整采场回采参数,尽量降低采场回采的损失率。

(2)由于底柱采场上部充填体不稳固,在回采过程中若揭露充填体面积过大则须留顶柱和间柱来控制采场的地压,且要求回采过程中保证采空区顶板为拱形,增加采场顶板抗压能力,以保证采场的安全稳定。同时作业人员必须做好安全防护措施,提高安全意识,合理组织安排,加快回采速度,降低风险。

图3 1264中段11－13线底柱回采方案设计

2.3 现场应用情况

井下底柱残采应用中深孔回采的采场有:1264中段19N－27～19N－12、15S－13～15S－28、15S－43采场底柱;1224中段11S－32～11S－48、13S－17～15N－17、15S－13～15S－28、19N－27～19N－12采场底柱。共计7个采场底柱,设计回采矿量18.54万t,实际采出矿量16.99万t,矿石损失率21%,贫化率16%。

底柱残采应用浅深孔回采的采场有:1264中段11－13线采场底柱,1224中段15S－28～15S－43采场底柱。共计2个采场底柱,设计回采矿量13.53万t,实际回采矿量11.34万t,矿石损失率29%,贫化率8%。

3 经济效益分析

2015～2016年期间,井下设计回采底柱残采矿量32.07万t,实际回采底柱残采矿量28.33万t,加权损失率为24.20%,加权贫化率为12.80%,实际出矿品位3.12g/t,实际产金量883.90kg,克金成本205.03元/g,销售单价255.35元/g,实现企业净利润4448万元,达到了较好的经济效益。

[1]米继武,王爱民.东坪金矿充填采矿法充填工艺的实践[J].黄金,2004,25(12):26-27.

[2]张国臣.尾砂胶结充填技术在紫金东坪金矿的应用[J].采矿技术,2015,15(1):18-19.

[3]盛 佳,汪 洋,孟艳平,等.厚大矿体充填法开采的全尾砂胶结充填体强度设计[J].采矿技术,2012,12(4):15-17.

[4]曹明秋,肖迪民,段正龙,等.锡矿山南矿61采顶底柱残矿回采实践[J].采矿技术,2007,7(2):12-13.

[5]施东风.借助充填体回收采空区顶底柱的方法[J].金属矿山, 2015(4):94-96.

[6]王洪勇.红透山铜矿＂残采＂顶底柱回收应用与研究[J].有色矿冶,2006,22(2):9-11.

2017-04-28)

李万斌(1965－),男,河北张家口人,工程师,从事矿山管理及采矿设计工作,Email:754272720＠qq.com。