傾斜厚大礦體低貧損回采順序優化研究*

王衛東，盛　佳，李向東，米繼武

(1.嵩縣金牛有限責任公司，　河南 嵩縣　471401； 2.長沙礦山研究院有限責任公司，　湖南 長沙410012； 3.國家金屬采礦工程技術研究中心，　湖南 長沙　410012； 4.崇禮紫金礦業有限責任公司,　河北 張家口市　076350)

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傾斜厚大礦體低貧損回采順序優化研究*

王衛東1，盛佳2,3，李向東2,3，米繼武4

(1.嵩縣金牛有限責任公司，河南 嵩縣471401； 2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙410012； 3.國家金屬采礦工程技術研究中心，湖南 長沙410012； 4.崇禮紫金礦業有限責任公司,河北 張家口市076350)

摘要：針對某大型巖金礦傾斜厚大礦體開采技術條件及中段盤區礦柱采場，提出采場連續回采連續崩落與隔一采一間隔崩落2種方案。結合礦區上部空場法與下部充填法、多中段同時開采的復雜采礦環境，提出了合理的中段回采及采場順序，合理布置與回采分段切割立槽及上盤三角礦體，可最大限度地回收地下礦產資源，為滿足礦山生產能力要求及改擴建工程的銜接奠定了基礎，同時可為類似條件的礦山開采提供借鑒與參考。

關鍵詞：傾斜厚大礦體；回采順序；崩礦落礦

0引言

緩傾斜至傾斜厚大礦體屬于難采礦體類型，尤其當礦體傾角為35°～40°時，其一是因為礦體傾角不夠陡，無法在采場內實現重力放礦，致使出礦工藝復雜；其二是合理的礦體回采順序難以確定，要實現高效經濟開采的難度很大。通過改變崩礦落礦方式，可實現礦石的有效運搬，而厚礦體大都劃分為兩步驟或多步驟回采，其合理的回采順序將直接影響到礦體能否高效安全回采。因此，研發適合該類礦床賦存條件下的合理回采順序，是實現高效安全開采的關鍵所在。

1礦山開采技術條件及采礦方法簡介

1.1開采技術條件

某巖金礦床受斷裂構造和蝕變節理裂隙帶控制。主要由1號和70號脈群組成。其中70號脈群由7條礦脈構成，多為緩傾斜至傾斜的厚大礦體。分布在7線以南1號脈群的上盤，礦脈均賦存在硅鉀化二長巖蝕變帶內，蝕變帶總體展布方向0°～350°，西傾或南西傾，傾角20°～45°，蝕變帶寬達130～300 m。礦體連續完整，穩定性良好；頂底板圍巖穩定性較好，抗風化能力較強，屬于堅硬～半堅硬礦體。工程地質勘探類型簡單，水文地質條件中等。主要回采中段為1304～1184 m中段。

1.2采礦方法及開采現狀

根據70號脈1264 m中段以上礦體回采現狀，1304 m中段以上礦體采用淺孔空場法及中深孔空場法回采，在相鄰采場留下部分支撐礦柱和中段底部結構，經過空區調查，1304 m 中段的支撐礦柱大部分倒塌，采場頂板冒落嚴重，空區連于一體，支撐礦柱無法回收。1264 m中段礦體采用二步驟回采，一步驟采場寬10 m，采用分層中深孔或淺孔回采完畢形成采空區，空區空頂時間達幾年到十幾年，二步驟采場寬20 m，沒有進行回采，為滿足技改后2500 t/d生產能力的要求和礦山持續發展需要，迫切需要回采這一部分礦柱礦體。

原設計一步驟采場采用塊石膠結充填，在地表取石轉運至井下充填采場，但因礦區鄰近滑雪旅游區不能破壞地表植被和環境，塊石膠結充填沒有實施。購廢石或河道石砂進行充填，因成本高、充填量大也無法實現。而礦山當時的選礦工藝是炭泥氰化，選礦尾砂有毒物質較多，尾砂若充填到井下污染地下水資源，故不能作為充填材料充填到井下。因沒有合適的充填材料，充填采礦法不宜采用。因此，考慮采用空場回采嗣后放頂處理空區，其合理的盤區、采場及中段回采順序將直接影響合理有效開采。

2盤區采場及中段回采順序

2.1盤區回采順序

針對1264 m中段盤區現有的3個20 m寬礦柱采場，4個一步驟的空區采場，提出2種礦柱采場回采順序。

(1) 盤區采場連續回采連續崩落方案。該方案從南向北逐一回采23N22、21N2、19S18采場，回采23N22采場后就進行3231采場空區頂板強制放頂，崩落頂板圍巖充填空區。采場回采超前一個放頂采場，使崩落的廢石不會落到回采采場的礦石堆上，可降低礦石損失、貧化率。該方案中段內同時只有一個采場回采，其回采見圖1。

圖1　盤區采場連續回采連續崩落

(2) 盤區采場隔一采一間隔崩落方案。該方案首先同時回采23N22、19S18兩個采場，21N2作為盤區礦柱采場后回采，空場回采出完大部分礦石后，強制崩落21N2礦柱采場南北兩翼空區頂板，再回采21N2礦柱采場，21N2采場是在兩側崩落頂板圍巖下回采爆破出礦。該方案可實現中段內同時有2個采場回采，增加了盤區生產能力，其回采見圖2。

2.2采場回采順序

盤區采場內采用兩步驟分段空場嗣后崩落采礦法，中段分成兩個分段，由于礦體屬于緩傾斜至傾斜礦體，在采場端部拉槽時，切割井須布置在離采場端部合理距離，切割井上部位于礦體的上盤，回采時要產生礦石貧化，切割井下部有一部分礦體在切割井之外，正常回采很難采出，因此在采場端部鑿巖巷布置扇形中深孔，盡量回收這一部分礦石，減少資源損失。

采場內回采順序：首先拉一分段切割立槽，切割井布置在采場中央，以切割井為自由面，在切割橫巷布置3個平行中深孔，排距為1.2 m，以切割井為自由面爆破形成分段切割立槽，以切割立槽為自由面回采分段三角礦體，出完拉槽的礦石后，以切割立槽為自由面，中深孔爆破回采一分段，當一分段回采到與第二分段的爆破立槽對齊時，回采二分段的礦體，形成臺階式回采，二分段超前一分段2～3 m，直至回采完整個采場。采場切割立槽、分段三角礦體回采、采場回采順序見圖3～圖5。

圖2　盤區采場隔一采一間隔崩落

圖3　切割立槽炮孔布置

2.3中段回采順序

礦區上部中段采用空場法回采，一步驟采場回采后留下二步驟采場未回采。為達到礦區生產能力需求，致使多中段多工作面作業，回采順序要求嚴格，且存在較大的安全隱患，生產能力受到約束；加之，中段底柱和頂柱不能盡快回采結束，局部通風困難、通風成本高，巷道維護成本比較高。因此合理的中段回采順序及過度銜接方式尤其重要。

圖4　回采三角礦體炮孔布置

圖5　盤區內采場回采順序

目前礦區開拓工程已到了1184 m中段，并且形成備采礦量，1224 m中段以下擬采用兩步驟空場嗣后尾砂膠結充填采礦法。礦山采用充填采礦法后，整個中段開拓系統形成后，中段間可實現自下向上回采，中段采場回采結束后，并回采中段頂底柱，隨后封閉整個中段，以減少中段通風的營運成本和維護成本。下部中段采空區可采用上部中段的廢石和尾礦廢料充填，實現廢石不出坑，從而減少廢石的運輸費用，地面也可少建廢石場，保護了土地資源，同時減少廢棄物對環境的影響和污染。

3小結

(1) 針對某大型巖金礦中段盤區礦柱采場，提出采場連續回采連續崩落與隔一采一間隔崩落2種方案，各有優劣，可根據生產實際與配礦、安全生產需求，進行方案優選后確定合理的盤區回采順序。

(2) 結合礦區上部空場法與下部充填法、多中段同時開采的復雜采礦環境，提出了合理的中段回采及采場順序，合理布置與回采分段切割立槽及上盤三角礦體，可最大限度地回收地下礦產資源，為滿足礦山生產能力要求及改擴建工程的銜接奠定了基礎，同時可為類似條件的礦山開采提供借鑒與參考。

參考文獻：

[1]李向東，盛佳，江飛飛.東灣礦區小南溝傾斜中厚破碎礦體采礦方法方案研究[R].長沙:長沙礦山研究院有限責任公司，2013.

[2]韋華南，古德生.巖金礦山傾斜中厚礦體開采綜合技術研究[J].礦業研究與開發，2010，30(3)：1-3，23.

[3]安龍，徐帥，任少峰，等.深部厚大礦體回采順序設計及優化研究[J].東北大學學報(自然科學版),2013:11.

[4]朱志彬，劉成平.厚大礦體回采順序和采場結構參數優化[J].中國礦山工程，2008(04).

[5]陳發吉，趙國彥，簡萬國，等.模糊理論在中厚緩傾斜礦體優選采礦方法中的應用[J].采礦技術，2006，6(2):1-3.

*基金項目：國家科技部轉制科研院所創新能力專項資金(2014EG215027)；“十二五”國家科技支撐計劃項目 (2013BAB02B00).

收稿日期：[6]吳偉偉.湘福石膏礦厚大礦體采場結構參數優化研究[D].長沙:中南大學,2011.(2015-07-15)

作者簡介：王衛東(1975-)，男，河南汝南縣人，工程師，主要從事采礦工藝研究及現場管理工作,Email:460278728@qq.com。