低品位中厚破碎礦體多種采礦方法應(yīng)用與實踐

劉拴平

摘要：本文根據(jù)三大采礦方法理論，結(jié)合陜西太白黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司采礦生產(chǎn)實踐，簡單論述了本公司在1200中段10-12線利用多種采礦方法相結(jié)合回采低品位中厚破碎礦體的應(yīng)用實踐。

關(guān)鍵詞：采礦；淺孔留礦；階段礦房法；自然崩落

1、概況

1.1企業(yè)概況

陜西太白黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司（以下簡稱“太金公司”）成立于2001年9月，現(xiàn)由中金黃金股份有限公司控股經(jīng)營，是集黃金采、選、冶業(yè)，水力發(fā)電于一體的黃金生產(chǎn)企業(yè)。太金公司礦區(qū)屬太白縣太白河鎮(zhèn)管轄，距太白縣太白河鎮(zhèn)政府1.5km。太白河鎮(zhèn)政府西距寶成鐵路鳳縣車站120km，北距隴海鐵路寶雞車站220km（經(jīng)姜眉公路），南距漢中市192km，均有公路連通，交通方便。

礦區(qū)位于秦嶺南坡，海拔1083～2383m，地形陡峻，切割劇烈，礦體所在地段相對高差500～700m，屬中切割中山區(qū)地形。礦區(qū)位于東段的太白河流域，太白河呈北東—南西流向，屬常年流水，年平均流量62118.5L/s，最小流量422.9L/s，最大洪水流量414.3m3/s。礦區(qū)屬大陸性暖溫帶濕潤氣候區(qū)，植被發(fā)育，林木茂密。年平均氣溫11℃，平均降水量1005.14mm、風(fēng)向多為北西，平均風(fēng)速1.7m/s。間有狂風(fēng)、暴雨、冰雹等災(zāi)害性小氣候。

礦山開采方式為地下開采，開拓方式為平硐--豎井聯(lián)合開拓，采礦方法：以階段崩落法為主，輔之以淺孔留礦法；選礦方法：使用全泥氰化--炭漿吸附提金工藝；冶煉方法：載金炭電解--金泥酸洗烘干--中頻爐鑄錠。礦山年處理礦石量80多萬噸，年產(chǎn)黃金1t，年產(chǎn)值1.6億元，水電裝機(jī)容量共9320kW，年發(fā)電量3300萬度；通過一系列技術(shù)改造，現(xiàn)選礦廠日處理能力已達(dá)到5000t；公司技術(shù)力量雄厚，2003年以來，累計產(chǎn)金5t，發(fā)電17882萬度，完成銷售收入6.2億元，實現(xiàn)利潤1.9億元，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益連續(xù)3年實現(xiàn)翻番，各項重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均處于行業(yè)領(lǐng)先水平，逐漸形成了具有太金公司特色的低成本運(yùn)營管理模式。

1.2問題提出

太金公司井下1200中段10-12線地段巖石相對破碎，礦體厚度相對變薄，在采礦方法使用上存在一定困難。首先使用階段崩落法進(jìn)行施工時，多處成井困難，塌方嚴(yán)重，無法形成規(guī)范的采切工程，造成深孔布置困難，采礦效果不好；第二次使用淺孔留礦法施工時，同時存在切割天井成井困難的問題，采場內(nèi)由于礦石裂隙發(fā)育，頂板管理困難，安全隱患較多，目前沒有很好的辦法進(jìn)行頂板管理；第三次采用vrc法施工時在1233水平的大量采切工作嚴(yán)重破壞了巖石穩(wěn)定性，采切工程完工后深孔作業(yè)無法施工，停工后1233水平巷道坍塌嚴(yán)重，基本上處于松散狀態(tài)；第四就是底部結(jié)構(gòu)（電耙道）在出礦時損壞嚴(yán)重，沒有更好的支護(hù)方式保證出礦過程中電耙道的穩(wěn)定。多次施工歷時十余年，均以失敗告終。

針對太金公司1200中段10-12線低品位中厚破碎礦體回采過程中存在的技術(shù)難題，對采礦方案的采準(zhǔn)布置、鑿巖設(shè)備、布孔方式、落礦方式、出礦方式等工藝過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提高采礦效率，保證作業(yè)安全，降低損失貧化，完成采場爆破落礦設(shè)計并進(jìn)行現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)，根據(jù)爆破效果改進(jìn)裝藥爆破設(shè)計參數(shù)，形成適用于低品位中厚破碎礦體的成套采礦技術(shù)方案。

2、礦山地質(zhì)與開采技術(shù)條件

2.1塊段地質(zhì)與礦巖特性

本次設(shè)計開采礦塊位于礦區(qū)KT9礦體1200中段10-12線之間，礦塊長度為50m，寬度在20-25m間，按中段劃分礦塊高50m，其頂部20m為無礦帶。

礦體礦石主要為金含量達(dá)到工業(yè)要求的黃鐵礦含鐵白云石膠結(jié)角礫巖，礦石類型屬原生礦石類型。原生礦石由角礫和膠結(jié)物組成。具角礫狀或角礫浸染狀構(gòu)造。角礫為鈉化板巖碎塊，膠結(jié)物以含鐵白云石為主，黃鐵礦在膠結(jié)物中呈浸染狀。金礦物為自然金，礦石呈深—淺灰色。

礦石的金品位一般在1.5×10-6，且在礦塊下部局部位置金含量小于0.80×10-6，在以前的勘探資料中按夾石處理，根據(jù)礦山現(xiàn)有選冶技術(shù)水平，為了充分回收寶貴的資源，下部極低品位礦石也可綜合回采。

2.2開采技術(shù)條件

礦區(qū)地表水排泄良好，無地表集水區(qū)，基巖地層富水性弱，僅為裂隙水，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，按礦區(qū)水文地質(zhì)分類屬簡單類型。

礦體由堅硬塊狀角礫巖組成，一般干抗壓強(qiáng)度R>60MPa，最大值222.86MPa，軟化系數(shù)，μ>0.75，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）>90%。頂?shù)装逯饕獮檩^堅硬的鈉長石化粉砂質(zhì)板巖，一般干抗壓強(qiáng)度R>60—138.33MPa，極大值236.27MPa，軟化系數(shù)μ<0.75，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）>75%；巖礦松散系數(shù)1.60；礦石硬度等級Ⅷ—Ⅹ級，礦石屬堅硬、不易軟化巖石，圍巖屬堅硬、半堅硬、易軟化巖石。

礦體賦存于含金角礫巖帶中，上、下盤圍巖主要為金含量達(dá)不到工業(yè)要求的含鐵白云石膠結(jié)角礫巖，圍巖礦物成分、有用組分、有害組分及蝕變與礦體礦石一致。其中10-12線礦巖裂隙發(fā)育，較破碎，頂板圍巖穩(wěn)定性差。

2.3礦山開采現(xiàn)狀

陜西太白金礦是我國黃金行業(yè)在二十世紀(jì)90年代崛起的一座大型黃金采、選、冶聯(lián)合企業(yè)，礦山現(xiàn)生產(chǎn)采用明豎井開拓方式，通風(fēng)系統(tǒng)采用中央進(jìn)風(fēng)，兩翼抽風(fēng)。礦山現(xiàn)正在生產(chǎn)的中段1200和1150兩個，1100中段正在開拓。

建礦二十多年來，有底柱階段崩落法、淺孔留礦法及階段礦房法在太白金礦得到了廣泛的應(yīng)用和推廣，為太白金礦帶來了巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，不但滿足了礦山生產(chǎn)能力60萬t/a，日處理礦石量1800t/d的要求，而且為我國在開發(fā)低品位黃金資源方面取得了寶貴的經(jīng)驗，也為太白金礦的生存和發(fā)展，奠定了堅實基礎(chǔ)。近年來隨著開采深度的不斷下降、地質(zhì)品位的降低，原來的采礦方法已不再適用。特別是中金黃金提出的做大做強(qiáng)的戰(zhàn)略，采礦生產(chǎn)能力壓力很大。因此，尋求更高效率和更高效益的開采技術(shù)方法，是礦山亟待解決的技術(shù)難題。

3、設(shè)計思路

3.1基本原則

1、確保安全

由于礦體破碎，頂板管理困難，在以往的工作中就存在許多安全隱患，在本方案的設(shè)計上，如何確保作業(yè)安全有很大難度，也是技術(shù)方案合理性的前提，提高工人安全作業(yè)條件。

2、低貧損、低成本

低貧化率、低損失率是采礦方案制定和技術(shù)工藝的選擇的核心，由于礦體屬于低品位難采礦體，采礦方案應(yīng)采取有效措施，降低采礦成本。

3、高效

本次設(shè)計的對象，品位較低且破碎難采，因此資源回收技術(shù)工藝設(shè)計和技術(shù)配套，必須在安全的前提下，以高效為企業(yè)創(chuàng)造可盈利條件。

4、充分利用現(xiàn)有設(shè)備和工程

礦山經(jīng)過多年的開采，已有較完備的采礦系統(tǒng)及設(shè)備，本研究以現(xiàn)有工程設(shè)施為基礎(chǔ)，進(jìn)行方案優(yōu)化，減少采切工程量，節(jié)省投資，縮短工期，安全高效地回采礦石資源。

3.2工藝方案

根據(jù)礦山開采條件及以往采礦方法研究的經(jīng)驗，本此設(shè)計采用淺孔留礦、階段礦房、自然崩落及覆巖下退路式回采的聯(lián)合落礦回采方案，這種方法具有采切工程量少、安全性可靠、已有工程利用率高、礦石貧化少等諸多優(yōu)點。工程設(shè)計塊段劃分為四部分，分別采用四種采礦方法進(jìn)行回采，第一部分為礦塊1202.5至1233水平、臨近北礦體界限3-5米范圍，采用淺孔留礦回采；第二部分為1210至1233水平第一部分南邊界以南部分采用階段礦房法回采；第三部分1233以上部分礦體以階段崩落法回采；第四部分為1200至1210水平、第一部分南邊界以南，采用深孔鑿巖、分次爆破、退路式回采。

4、施工順序及過程

根據(jù)已有工程現(xiàn)狀，將此礦塊劃分為四個部分，采用四種采礦方法進(jìn)行回采。

具體劃分及采礦方法如下圖：

4.1采準(zhǔn)工程

4.1.1 1200水平形成出礦進(jìn)路

工程施工的第一步，要在1200水平形成出礦進(jìn)路，為以后工程施工做好準(zhǔn)備。在原來已有的工程基礎(chǔ)上繼續(xù)施工，巖石破碎時進(jìn)行砼支護(hù)，工程布置平面圖如下：

4.1.2 1210、1222水平采切聯(lián)絡(luò)道

為給以后的回采做準(zhǔn)備，并為第一部分淺采提供通風(fēng)、行人安全通路，分別于1210、1222水平施工采切聯(lián)絡(luò)道，平面示意圖如下

4.2第一部分淺孔留礦法回采

以上采切工程完工后，就可以進(jìn)行第一部分回采作業(yè)。從1200底部拉低巷道向1233水平施工脈內(nèi)人行天井，從安全角度考慮，每個水平間天井可錯位施工，這樣即使上部井筒有損，下一分層的仍可使用；淺采采幅設(shè)計為5米，巖石破碎時可適當(dāng)縮減；采場內(nèi)人員活動區(qū)域每隔1米即用點柱支護(hù)，從而保證了采場作業(yè)人員的安全；采場采高至1233水平。使用無軌設(shè)備出礦。

4.3第二部分階段礦房法回采

第一部分回采、出礦完畢，采場內(nèi)就形成空區(qū)，即可進(jìn)行第二部分回采。第二部分以第一部分回采空區(qū)為補(bǔ)償空間，分別于1210和1222水平深孔鑿巖，多次爆破回采。由于巖石穩(wěn)固性差，所以深孔作業(yè)分多次施工，每次施工3至4排，爆破完成后再施工3至4排，直至礦房回采完畢；1222水平深孔可比1210水平提前1至2排。深孔設(shè)計抵抗線為1.5米，孔底距2米，裝藥時全孔鋪設(shè)導(dǎo)爆索，孔口起爆，炮泥和木塞封堵，從而保證了良好的爆破效果。

4.4第三部分自然崩落法回采

由于以前1233水平的工程使其以上部分礦巖破壞嚴(yán)重，第一、二部分回采完畢后，回采范圍內(nèi)的這部分礦巖失去支撐會自然冒落，從而達(dá)到回采的目的。

4.5 第四部分退路式回采

1210以上部分回采完成后，就可以對1200至1210之間第四部分回采，回采方法是以回采進(jìn)路為鑿巖巷道，施工垂直扇形深孔，分次爆破，直至退出礦體邊界。

5綜合評述

低品位中厚破碎礦體利用多種采礦方法進(jìn)行回采，在太金公司1200中段10至12線的回采過程中得到了成功應(yīng)用，解決了公司十余年未解之難題，同時為相類似礦體賦存形態(tài)下的礦石回采提供了經(jīng)驗。

但是，由于各地質(zhì)狀況、工程情況、采礦技術(shù)、回采條件等因素的不同，在其他類似礦體賦存狀況下，需要因地制宜、因時制宜的進(jìn)行變通，采用適宜自身情況的采礦方法，才能保證回采過程的安全、高效。