緩傾斜礦體殘礦回收方案設計

龍云剛

(福建省新華都工程有限責任公司)

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緩傾斜礦體殘礦回收方案設計

龍云剛

(福建省新華都工程有限責任公司)

摘要為綜合利用礦產資源，延長礦山服務年限，殘礦回收工作得到礦山企業高度重視。根據西朝鉬礦地質構造情況，對頂板巖體的沉降變形及頂板沿傾向滑移進行監測，結合對礦山地壓的監測結果與采場中礦柱間距優化分析，在現有切割上山施工混凝土連續人工礦柱進行殘礦回收。通過對708中段V1試驗礦塊的殘礦回收，按噸礦利潤96.4元計算，可獲利潤近8萬元，為礦山企業創造良好的經濟效益，同時也為后續殘礦的回收工作提供了指導經驗。

關鍵詞地壓監測人工礦柱殘礦回收

礦產資源是國民經濟和社會發展的重要物質基礎，礦產資源不可再生，隨著市場經濟的快速發展，礦產資源的消耗量也越來越大。為綜合利用已探明的礦產資源，延長礦山服務年限，實施殘礦回收工作對礦山企業來說刻不容緩。

1礦山概況

西朝鉬礦屬脈型單鉬礦床，共計有V1、V2、M33條礦脈，V1為主礦脈，平均厚1.33 m，傾角為10°～25°，平均品位為0.811%，礦石密度為2.62 t/m3，松散系數為1.6。礦體頂底板圍巖主要由似斑狀中細粒二長花崗巖組成，局部是閃長巖，礦區內斷裂構造發育，尤其是成礦后的幾組斷裂構造對巖、礦層的連續性和穩固性破壞很大。巖、礦的層理裂隙也十分發育，層理裂隙面往往有水滲出,并含有泥質灰巖或高品位的極薄輝鉬礦，局部礦巖體穩固性較差。

西朝鉬礦采用平硐+斜坡道聯合開拓，平硐以上先采下中段，后采上中段；平硐以下先采上中段，后采下中段。根據礦脈的賦存情況，中段高度為10～25 m。采用淺孔房柱法與削壁充填法相結合的采礦方法，采區和礦房沿礦脈走向布置，采區走向長50～80 m，傾向長40～70 m，采場高度約2 m。每個采區掘一條采準回風井與上中段平巷貫通，每個采區內布置5～8個礦房，礦房寬8～10 m，礦房中留規則點柱，點柱規格為3 m×3 m，利用本采場或相鄰采場低品位礦石及廢石進行干式充填。

2殘礦回采條件

2.1礦山地壓監測

在殘礦回收設計前，先對礦山進行70 d地壓監測。根據現場地壓顯現特點，對頂底板之間人工礦柱變形(圖1)和頂板巖體沿傾向下滑變形進行監測。監測結果顯示，人工礦柱豎向變形為0.3 mm；頂板下滑位移嚴重區段位移值較小，最大為1.5 mm，最小為0.8 mm，可以認為沒有明顯下滑。從監測得到的頂板沉降和頂板壓力來看，礦山地壓沒有劇烈活動的跡象。

圖1　混凝土應變計觀測示意

2.2礦柱間距優化分析

通過對塑性區分析，在回采過程中，寬2 m的C20混凝土人工礦柱均處于彈性狀態，但采場頂板和底板在次生應力作用下，均產生塑性流動，頂板塑性區的影響范圍為6～10 m，底板塑性區的影響范圍為4～8 m。塑性區的范圍隨礦柱間距的減小而減小，當礦柱的間距小于8 m時，采場的頂底板僅出現拉應力塑性區，進而產生塑性流動；當礦柱的間距大于10 m時，采場的頂底板會同時出現剪應力塑性區和拉應力塑性區。單純從塑性區展開范圍來看，礦柱的間距越小越安全，不宜大于8 m，從經濟的角度出發，間距越小混凝土的用量就越大，回采的成本就越高。因此，采場中混凝土人工礦柱的間距宜取8～10 m，正好與原開采設計切割上山間距相符。

3殘礦回收方案

根據對礦山地壓監測結果及采場中礦柱間距的優化分析，綜合考慮殘礦回收的安全性、經濟性，選擇殘礦品位較高、礦量較大、未發生過大的地壓活動的708 m中段V1礦塊為試驗地點。

3.1混凝土條帶狀礦柱的構筑

為回采切割上山兩側的堆砌充填體和礦石點柱，首先沿現有切割上山在采場施工2條混凝土條帶狀人工連續礦柱，混凝土等級為C20，以保證回采殘礦時的安全。

3.2堆砌充填體的回收

2條混凝土條帶狀人工礦柱養護1個月后，即可開始殘礦回采。回采順序為由下而上，采用30 kW 電耙絞車倒運礦石。為保證安全，初始開挖的礦房寬度不大于4 m，并在礦房兩側安裝木支柱，木支柱間距為1 m，排距為2 m，最終向上開挖至728 m中段與V1沿脈巷道貫通；之后再回收兩側的充填體和礦柱，當遇到留下的原巖礦柱時，采用爆破法回收。

3.3底柱回收

由于采場不規則布置，頂底柱間距不等，根據井下實際情況，頂柱暫不考慮回收，主要回收底柱。在安全的前提條件下，為獲得最大的經濟效益，首選在礦體厚1 m以上的底柱進行回收，根據現場實際情況，采用隔一采一的方式。在條件許可時，也可全部回采，但要加快回收進度，保障作業安全，并與其它點柱、礦柱回收協調進行。回收底柱礦石時，在梨形礦柱兩邊以原有出礦口砌鋼筋混凝土預制塊支撐頂板，礦柱內側(即傾向方向上底柱的上側)以木支柱進行臨時支護，以確保作業安全。

底柱回收順序：首先用片石或混凝土將出礦口填滿；在采場內沿梨形礦柱內側支木柱；在沿脈巷道內用淺眼爆破回收出礦口之間的梨形礦柱；回收完畢，在梨形礦柱處用混凝土預制塊垛支撐頂板，防止垮落。V1礦塊殘礦回收示意見圖2。

圖2　708～728V1礦塊殘礦回收示意(單位：m)

4應用效果

礦房水平投影面積為302 m2,采空區高2 m，充填體和點柱體體積按占空區體積的80%計算，松散密度為1.6 t/m3，計算回收充填體及點柱礦量為773 t，回收底柱礦量為47 t。充填體及點柱綜合按品位0.3%、單價300元/t計算，收益為231 900元，回收底柱按品位0.8%、單價800元/t計算，收益為37 600元。回收充填體及底柱采礦費用為22 448元；混凝土帶狀人工礦柱2條，每條30 m，費用為168 000元；最終可獲得利潤79 052元，噸礦利潤為96.4元。殘礦回收主要技術經濟指標見表1。

表1　殘礦回收主要技術經濟指標

5結語

通過對西朝鉬礦708 m中段V1試驗礦塊殘礦回收條件進行分析，得到可行的設計方案，并進行試驗，取得了很好的經濟效益和社會效益，減少資源損失，提高資源利用率，為后續殘礦回收提供了指導。

(收稿日期2015-12-07)

龍云剛(1973—)，男，工程師，364200 福建省上杭市。