借助充填體回收采空區頂底柱的方法

施東風

(浙江省遂昌金礦有限公司，浙江 遂昌 323304)

借助充填體回收采空區頂底柱的方法

施東風

(浙江省遂昌金礦有限公司，浙江 遂昌 323304)

介紹了遂昌金礦回收淺孔留礦采場空區內遺留的礦石頂、底柱，嗣后采用掘進廢石干式充填采空區等處理措施，并借助充填體作為鑿巖、出礦等作業平臺，利用二次應力測試(光應力計)等監測手段，安全回收頂、底柱殘礦，消除了安全隱患的同時，減少了地表廢石堆放面積。獲得一定的經濟和社會效益。

采空區 干式充填體 作業平臺 頂底柱 光應力計

浙江省遂昌金礦有限公司是一家以地下開采巖金為主的礦山企業。自1976年開始投產進入黃金采選業，到20世紀90年代中后期，礦區中礦段可供開采的地質儲量已日趨緊張，開采條件較好的規整礦塊所剩無幾，而當時，西礦段仍處于坑探和項目籌建的可行性研究階段。因而，能否安全有效地回采中礦段的殘留礦柱以及進行采空區處理，對保障礦山穩產，使礦山從中礦段平穩過度到西礦段開采，實現礦山企業持續生產和發展，起到了重要作用。1996年起，遂昌金礦與南方冶金學院合作開展了“遂昌金礦殘礦回采及空區處理研究”[1]項目的工作。該研究項目在工程地質調查、原巖應力測定、巖體聲波測試、二次應力測試、位移監測等大量測試的基礎上，結合礦山工程地質力學、巖體力學、三維有限元數值分析等研究手段建立采空區、殘留礦柱回采穩定性評價理論體系和方法，并對殘采后誘發的巖體穩定性問題作出科學的評價和預測，為礦山殘留礦柱安全回采及殘采后采空區處理方案提供科學依據。下述文中46410采空區頂柱和5048采空區底柱的回收便是在上述項目的指導下完成的。

1 礦柱位置及周邊基本情況

46410采空區位于中礦段L36～L38線之間，其上部為5048采空區，下部為42410和4248采空區，東為46411采空區(已到Ⅳ-4礦體邊界)，西為4648采空區，采空區均屬開采遂昌金礦中礦段Ⅳ-4礦體所形成，回采階段采用淺孔留礦法。其中4648采空區內已實現了人工混凝土柱結合廢石干式充填，4248采空區頂柱已用人工混凝土柱替換，4648采空區仍有存窿礦石。5048空區底柱和46410空區頂柱礦體傾向上連續，形態為脈狀，礦體下盤石英網脈不甚發育，而上盤網脈礦化良好，頂、底柱位置所在段礦體走向長46 m，東厚西薄，平均水平厚度4.6 m，礦體產狀158°∠46°，平均品位Au 5.53 g/t、Ag 286.39 g/t。頂、底柱共殘留保有礦石量3 123 t(其中46410頂柱1 267 t、5048底柱1 856 t)。

從空區的穩定情況看，46410采空區受一條霏細巖穿插影響，大放礦處理過程中有冒頂現象發生。其他采空區圍巖穩定狀況良好，未發現失穩現象。

2 回收方法

2.1 回收方案

采用何種方法回收頂底柱，起初擬定多種方案，但主要是解決作業平臺和安全出礦通道的問題。歸納起來為以下2種解決辦法：一是在46410采空區內頂柱以下2 m左右處搭建支架作為采礦作業平臺，落礦爆破后礦石落入46410采空區底部，再通過電耙將礦石搬運到42410采空區內下放到420中段運出，其相對成本較低，但46410采空區圍巖穩定性差，如落礦過程同時出現空區圍巖冒落，采下礦石將無法放出，且底部出礦安全也將造成一些不確定因素；二是通過對46410空區的干式充填(掘進廢石)，以充填體作為作業平臺，采下礦石用電耙通過端部(東頭)天井下放到42410空區，其充填費用較高，但同時解決了采空區處理問題，徹底消除了下部空區的安全隱患，且對周邊空區也起到穩定作用。該地段頂、底柱回收方案考慮綜合各種因素后，確定采用干式充填體為起始作業平臺的上采方法，并利用“遂昌金礦殘礦回采及空區處理研究”項目在該區段500 m中段埋設的原巖二次應力測試計(光應力計)觀測回采過程的圍巖變化，指導礦柱回收過程的安全生產[2]。

2.2 回收步驟

(1)修復和改造46410采空區東端天井，使其成為出礦溜井。空區底部出口進行有效的封閉，溜井受礦口設置電耙安裝平臺和硐室。構筑礦柱回采作業面的通風路線，保證上采和電耙耙礦過程有新鮮風流。

(2)廢石充填。廢石主要來源地表堆放的掘進碴，通過500 m中段主運輸巷運到充填區，直接倒入46410空區，再借助電耙對充填體進行平場，電耙安裝于空區東端聯絡道，電耙隨充填高度的上升而上移，電耙上移后封閉聯絡道口且確保牢固。廢石充填體高度到達頂柱以下2 m左右時，經平整后，充填體表面鋪塹一層油面紙，在其上部澆注1層250 mm混凝土，將采下礦石與廢石充填體隔離開來。

(3)回采落礦階段。充填體表面混凝土養護期過后，安排礦柱回收作業。以空區充填體上部混泥土隔離層作為作業平臺，自下而上、從東往西后退式進行回收，先回采46410采場頂柱，再回采5048采場底柱， YT-27型鑿巖機鑿巖，淺孔落礦爆破。頂柱盡可能地全部回收，隨著到上部回采底柱，采下礦石將逐步露暴于5048采空區中，因此，底柱可考慮空區及周邊的穩定情況實施抽采。頂、底柱回采作業過程中，整個落礦階段施工部門均安排技術人員監測周邊空區圍巖的穩定性，一是用強光照射空區觀測圍巖有無裂隙出現，二是利用埋設在該地段的光應力計觀測圍巖和礦柱的二次應力變化情況(在500中段本次殘采區間埋設有編號為13、14、15、16號等4個光應力計)，確保生產作業安全。整個殘采過程中，5048空區上盤圍巖未出現裂隙等失穩現象，從光應力計觀測結果分析表明，直到殘采結束，該區段應力變化小，屬Ⅲ級穩定區。

根據殘采設計，回收對象除東頭礦柱礦體較薄且品位低、以及個別礦柱埋設有光應力計需進行保護以外，絕大部分殘礦均得到回收。采下礦石最終采用電耙通過東端溜井全部下放進42410空區(其尚有存窿)，并隨存窿礦一起經420中段運出進入選礦廠。

3 效益分析

遂昌金礦中礦段46410空區頂柱、5048空區底柱地質保有礦量3 123 t，到殘采結束，共采出礦巖量2 935 t，詳見表1、表2。

表1 殘采回收頂、底柱總資源量統計

表2 頂、底柱殘采(采礦)技術指標

根據當年的選礦、冶煉綜合回收率(金89.69%、銀78.78%)，本次殘采實際回收金金屬量12.549 kg、銀金屬量570.814 kg。當時國家收購價格金75 000元/kg、銀1 300元/kg計算，銷售收可達168.26萬元。統計出本次頂、底柱回收的總成本費用為58.925萬元，得出效益總額為109.335萬元，經濟效益可觀。

在黃金礦山，利用干式充填體作為回收頂、底柱的作業平臺，不僅可以充分回收資源，獲得一定的經濟效益，同時結合采空區處理，消除空區隱患，為確保礦柱安全回收和礦山安全生產起到了關鍵的作用，社會效益不可估量。

4 結 語

大多數采用淺孔留礦法回采的礦山在礦房回采結束后，留有大量的礦石頂、底柱和間柱，礦柱回收是每個礦山都將面臨的問題。遂昌金礦在中礦段生產期間，雖然較大一部分礦石間柱已事先用人工混凝土柱進行了替換，但采場內頂、底柱都在大放礦結束后才考慮回收，在采空區未進行充填、隔離等處理的情況下，要回收礦石頂、底柱幾乎難以實現。通過對采空區進行干式充填，借助充填體為作業平臺回采礦石頂、底柱，使采空區得到了有效的處理，消除了空區隱患，避免了大規模地壓發生，并且減少了地表廢石堆放占地面積，同時又充分回收了礦產資源，延長了礦山服務年限，獲得了一定經濟效益。但借助干式充填體為作業平臺，應充分結合礦山的空區處理規劃和礦石價值，合理選定回收對象，才能體現出經濟和社會效益。

[1] 饒運章，等.浙江省遂昌金礦有限公司殘礦回采及空區處理研究[R].贛州：江西理工大學，2001. Rao Yunzhang， et al.Study on Remaining Ore Recovery and Mine-out Area Treatment for Suichang Gold Mining Co.，Ltd，Zhejiang[R].Ganzhou:Jiangxi University of Science and Technology，2011.

[2] 鄭永學.礦山巖體力學[M].北京：冶金工業出版社，1988. Zheng Yongxue.Mine Rock Mass Mechanics[M].Beijing:Metallurical Industry Press,1988.

(責任編輯 石海林)

Recovery Method of Roof and Bottom Pillars in Mined-out Area with Aid of Filling Body

Shi Dongfeng

(SuichangGoldMiningCo.，Ltd.，Suichang323304，China)

The residual roof and bottom pillars in mined-out area of shallow-hole shrinkage stope are retrieved，then the treatment measures that dry waste rocks from drilling are filled into the mined-out area are adopted in Suichang Gold Mine.With the aid of the filling body used as drilling，ore removal and other working platforms，the monitoring measure like secondary stress test (photoelastic stressmeter) is applied to retrieve the residual roof and bottom pillars safely.It eliminated the potential hazard in safety，and reduced the accumulation of waste rocks.Hence，a certain social and economic benefit was obtained.

Mined-out area，Dry filling，Working platform，Roof and bottom pillar，Photoelastic stressmeter

2015-02-16

施東風(1965—)，男，工程師。

TD853.391

A

1001-1250(2015)-04-094-03