新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用

摘要：中國是金屬礦產(chǎn)資源大國和礦業(yè)大國，金屬礦產(chǎn)資源儲量豐富，但是資源品質(zhì)以復(fù)雜伴生難選為主，是我國開發(fā)利用礦產(chǎn)資源的主要瓶頸。論文對新城金礦礦殘留礦壁回采技術(shù)進行研究并應(yīng)用到該礦山，大大提高了礦山的回采率，延長礦山開采壽命，提高企業(yè)經(jīng)濟效益，提供了部分人員的就業(yè)途徑，同時也為山東黃金集團有多個與新城金礦相似的礦山，進行二次資源開采提供技術(shù)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：新城；金礦；回采；研究；應(yīng)用

中圖分類號： P618.51 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（a）-0000-00

山東黃金礦業(yè)股份有限公司新城金礦我國大型黃金礦山之一，位于山東省萊州市金城鎮(zhèn)境內(nèi)，是一座有著30多年發(fā)展歷史，現(xiàn)有采、選、冶綜合生產(chǎn)能力5100t/d以上，年產(chǎn)黃金10萬余兩的大型黃金礦山。

自建礦以來，新城金礦為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展，歷經(jīng)了三次大的改擴建工程建設(shè)，形成了目前以主斜坡道、主豎井—輔助斜坡道、主斜坡道的多種開拓方式共存，機械化盤區(qū)充填采礦法為主要采礦方法的現(xiàn)代化礦山。

縱觀國內(nèi)外高品位殘礦開采方法，充填采礦法因回收率高，頂板暴露面積小，安全性好而成為殘礦開采的首選采礦方法[1，2]。充填體內(nèi)殘礦的開采是軟破復(fù)雜環(huán)境下礦體的復(fù)采。由于殘礦周圍充填體強度不同、殘礦本身的留設(shè)空間位置與大小不同、殘礦在母體開采時作用的不同，使殘礦開采的復(fù)雜程度與技術(shù)難度不能與正規(guī)礦體的開采相提并論。因此，其開采方法與技術(shù)應(yīng)該圍繞在軟破介質(zhì)環(huán)境下的不規(guī)范礦體的開采上，國內(nèi)外雖然沒有相同的開采方法與經(jīng)驗，但煤礦、有色、化工等行業(yè)有相關(guān)方面的技術(shù)與經(jīng)驗可以借鑒。例如盾構(gòu)法解決軟破巖層下巷道的掘進問題、小斷面進路法（上向、下）用于破碎礦體的開采、鋼纖維噴射砼用于破碎頂板的支護等[3，4]。

總之，充填體中高品位殘柱的開采，不僅是一種采礦方法的問題，更多地涉及到軟破介質(zhì)內(nèi)的掘進與支護技術(shù)、軟破介質(zhì)的地壓管理與頂板安全技術(shù)等，是一個危險隱患環(huán)境下安全開采的系統(tǒng)工程問題，必須對傳統(tǒng)的充填采礦方法進行改革與技術(shù)創(chuàng)新，在安全開采前提下，實現(xiàn)充填體內(nèi)高品位殘礦的充分回采。

2 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究

2.1新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)總體目標(biāo)

（1）實現(xiàn)淺部中段高品位殘礦充分安全回采，回收率達到85%以上。

（2）通過軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進相關(guān)技術(shù)研究，確保礦石、人員、材料的安全運輸，解決采空區(qū)的充填問題。

（3）通過軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦安全開采相關(guān)技術(shù)研究，確保殘礦開采安全。

（4）完成采場施工設(shè)計。

2.2新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)研究方法

為確保新城金礦充填體內(nèi)殘柱安全高效回采，首先對殘柱資源進行調(diào)查，對礦體的空間定位及其開采環(huán)境進行現(xiàn)場調(diào)研。采用數(shù)值模擬與理論力學(xué)模型對散體下頂?shù)讱堉_采過程進行了穩(wěn)定性分析。建立理論力學(xué)模型，應(yīng)用修正普氏拱理論計算了進路頂部荷載，采用數(shù)學(xué)力學(xué)解析法對不同規(guī)格的進路在開挖過程中的承載層進行了內(nèi)力分析，得出了進路開采半寬和承載層厚度之間的擬合函數(shù)，進而得出了不同跨度進路頂板需預(yù)留原巖的最小安全厚度。應(yīng)用ABAQUS軟件對不同規(guī)格進路的開挖過程進行了塑性變形和頂板應(yīng)力分析，得出了進路的合適采高及預(yù)留原巖的安全厚度，以及不同跨度的進路頂板冒落規(guī)模，從而得到采場進路寬和高。將理論力學(xué)分析和數(shù)值模擬分析的結(jié)果應(yīng)用于新城金礦殘柱的開采中，并對采場沿脈巷道進行位移監(jiān)測，能確保試驗采場安全生產(chǎn)。以此為依據(jù)，進行殘礦開采方法選擇與設(shè)計，確保高品位礦的高效低成本開采。對軟破介質(zhì)內(nèi)采場的支護形式與支護方法進行研究，保證充填體內(nèi)殘礦開采安全高效。

2.3新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)路線

（1）殘柱資源調(diào)查與空間定位

（2）殘柱分布狀況及其開采環(huán)境調(diào)研

（3）軟破介質(zhì)掘進及殘礦開采相關(guān)技術(shù)調(diào)研

（4）軟破介質(zhì)內(nèi)巷道掘進方法與支護方法研究

（5）殘礦開采方法選擇與設(shè)計

（6）充填體內(nèi)采場回采工藝與技術(shù)研究

（7）軟破介質(zhì)內(nèi)采場的支護形式與支護方法研究

（8）充填體內(nèi)殘礦開采安全技術(shù)研究

3 新城金礦殘留礦壁回采技術(shù)應(yīng)用效益

3.1經(jīng)濟效益

本項目研究的經(jīng)濟指標(biāo)是殘礦回收率≥85%，選冶綜合回收率90%以上，預(yù)計經(jīng)濟效益2億以上。具體計算公式如下：

該項目預(yù)計回采礦石量為12萬t，平均品位10g/t，新增金金屬量1200000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：1200000×85%×90%×260=23869萬元；

新增利潤：23868-1200000×90×10-4 =13068萬元。

其中2014年回采礦石量為6萬t，平均品位12g/t，新增金金屬量720000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：720000×85%×90%×260=14320.8萬元；

新增利潤：14320.8-720000×90×10-4 =7840. 8萬元。

2015年預(yù)計回采礦石量為6萬t，平均品位8g/t，新增金金屬量480000g。以目前國際黃金交易價格260元/g計算：

新增銷售收入：480000×85%×90%×260=9547.2萬元；

新增利潤：9547.2-480000×90×10-4 =5227.2萬元。

3.2社會效益

當(dāng)前，類似新城金礦的老礦山，均面臨資源殆盡，井下環(huán)境復(fù)雜，開采難度大等一系列難題，殘留礦壁回采技術(shù)研究為礦山的發(fā)展開辟一條新的途徑。大大增加了礦山的產(chǎn)量，為礦山帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，解決了礦山的就業(yè)壓力，提高職工收入，有利于社會的穩(wěn)定。該項目的研究，保證了井下工人安全作業(yè)，保證安全生產(chǎn)。總之，該項目的研究，對于充分回收有用資源、提高礦山企業(yè)經(jīng)濟效益、保證經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展均具有十分重要的意義。

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用在國內(nèi)外沒有完全相同的開采方法與經(jīng)驗，屬于新城金礦針對目前的礦山開采條件進行的突破性研究，該項目應(yīng)用前景廣闊，在山東黃金集團內(nèi)的黃金礦山均具有借鑒與推廣價值，可為集團創(chuàng)造上億的利潤。

同時，該項目的開展，將為國內(nèi)乃至國際范圍內(nèi)類似生產(chǎn)工藝礦山的軟破介質(zhì)內(nèi)礦石的回收利用創(chuàng)立參考，對礦物資源充分回收意義重大。

4 結(jié)論

殘留礦壁回采技術(shù)研究及應(yīng)用主要探討充填體內(nèi)巷道掘進與支護方法、充填體內(nèi)殘礦開采方法、充填體內(nèi)地壓管理與頂板控制方法、充填體內(nèi)殘礦的充填工藝與技術(shù)，以此實現(xiàn)軟破介質(zhì)內(nèi)殘礦的安全、經(jīng)濟與合理回收。通過實踐表明，該項研究技術(shù)大大提高了新城金礦的回采率，企業(yè)的經(jīng)濟效益得到增長，具有很好的經(jīng)濟效益與社會效益，為類似礦山二次開采提供了技術(shù)支持。

參考文獻

[1] 肖迪民，蘇心德，張根深. 錫礦山南礦難采殘礦回采實踐 [J].采礦技術(shù)，2007（2）：1～25

[2] 趙明宣，于常先，張偉洲，等. 三山島金礦上盤護頂?shù)V回采技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 中小企業(yè)管理與科技，2013（12）：2～35

[3] 王軍民.農(nóng)人工礦柱房柱采礦法可行性研究[J].黃金，2013（8）：6～57

[4] 劉建東，陳何，王湖鑫.束狀孔大量落礦殘礦高效回采工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國礦業(yè)，2012（4） ：12～39