望兒山金礦中深孔采場底柱回收方案探討

張忠輝

(山東黃金礦業(萊州)有限公司焦家金礦， 山東 萊州 261441)

1 前言

地質概況：望兒山金礦礦體屬于含金黃鐵絹英巖化蝕變型礦體，局部為含金石英脈，該礦體走向約15°～25°，傾向285°～295°，傾角約50°～68°。礦體上下盤圍巖以黑云母花崗巖為主,穩固性一般。

構造特征：礦塊范圍內構造主要為望兒山主斷裂，主斷裂傾角48°～68°，走向15°～25°，沿主斷裂發育一條厚度0.2～1.0 m破碎帶，破碎帶多含富礦，礦塊局部節理裂隙的交匯部位巖石比較破碎，易造成塌方及片幫。

脈巖及圍巖特征：礦塊內脈巖主要為石英巖，一般走向發育不長，部分含有黃鐵礦化，上、下盤圍巖主要為鉀化、硅化花崗巖及黑云母花崗巖，其內發育相互交錯的裂隙節理，局部圍巖破碎。

水文地質：該礦塊范圍內部分地段有涌水及淋水情況，主要為基巖裂隙水，對巖石的穩固性有一定影響。

根據地質情況，望兒山金礦中深孔采場采用有底柱分段崩落法進行回采，隨著生產的進行，望兒山金礦部分中深孔采場已經進行采準施工。底柱回收方案決定著中深孔采場一分段施工方案，通過中深孔崩落和進路充填采礦法兩個方面分3種情況對底柱回收方案進行論證。

2 備選方案

目前，綜合考慮望兒山分礦礦體賦存條件及中深孔采場崩落情況，共提出3套備選方案：

方案一：進路施工中深孔采場第一分層并鋪設假底，進路法回收底柱。

方案二：中深孔采場直接崩落，進路法回收底柱。

方案三：中深孔采場直接崩落，崩落法回收底柱。

3 方案施工

3.1 方案一施工

方案一：進路施工中深孔采場第一分層并鋪設假底，進路法回收底柱。

中深孔采場一分段采用鋪設假底方式，采用進路回采一層后采用中深孔崩落，方案圖如圖1所示。

圖1 進路回采一層后采用中深孔崩落

第一分層采用下坡進路回采，回采結束后對進路全部鋪設鋼筋充填假底。

假底鋼筋網的制作：鋼筋網結點采用扎絲扎緊，部分結點采用點焊焊接。

充填假底的施工工藝：鋼筋網制作完畢后，及時對采空區進行封閉，板墻必須封閉合格，防止充填漏漿影響充填質量，之后方可進行架管充填作業。

充填時先充灰砂比為1∶6的膠結體1.5m，或者灰砂比為1∶4的膠結體1m，充填到所標定充填高度后停止，現場技術人員檢驗充填配比是否達到，檢驗合格后再進行低配比接頂充填。

充填結束后，應有16h以上的養護期，待假底養護時間結束后，撤除板墻對相鄰進路進行施工，施工時靠近假底施工，必須找到所留的鋼筋，實幫一側保持直立，不得留有底根，具體如圖2所示。施工完畢后，針對所揭露的鋼筋網進行鋼筋網的焊接、編制、假底的充填，此工藝與上一條相同。

待本分層結束向上換層后進行中深孔施工，施工充填完畢后對底柱進行進路充填法回收，作業人員在充填假底下進行底柱回收。

圖2 基地鋼筋網施工圖

此方案存在的弊端：施工效率低，假底鋪設費時費力，假底鋪設需要至少三個月時間進行施工。

3.2 方案二施工

方案二：中深孔采場直接崩落，充填后留3m永久礦柱，進路法回收底柱。

采用預留斜面底柱，最后崩落充填后進行進路回收底柱，方案如圖3所示 。

圖3 中深孔采場直接崩落

充填結束后，在充填假底下進路充填法回收底柱，方案如圖4所示。

圖4 進路法回收底柱，留3m礦柱

進路回收底柱危險系數高，采場支護量大，且一掘一支出礦效率低。

3.3 方案三施工

方案三：中深孔采場直接崩落，崩落法回收底柱。

采用預留斜面底柱，最后崩落充填后進行中深孔崩落回收底柱，方案如圖5所示。

圖5 預留斜面底柱

充填形式：一步采采場結束后必須對采空區進行嗣后充填后方可進行二步采采場施工。充填管路由設計的管纜斜井進行下放鋪設。

采用毛石充填和膠結充填相結合，首先充膠結比為1∶4的充填假底覆蓋整個三角底柱往上3m位置，在上中段采場中部打一通道，進行毛石回填，緩解毛石提升壓力，降低充填成本。毛石回填要與膠結充填相結合，毛石回填到兩幫時必須進行灰沙比為1∶20的膠結體充填(二步采采場充全尾砂)，膠結充填3m后再進行毛石充填，交替進行。

充填結束后，將一分段提前施工充填巷，大巷施工出礦巷及出礦穿、鑿巖巷。采準工程與分段崩落采礦嗣后充填相同。由于底柱天井施工危險性，決定不施工切割天井，采用二次拉槽法進行拉槽施工。具體情況如圖6所示：分兩次拉槽，第一次以切割槽為自由面施工第一次拉槽，出礦后第二次拉槽，以第一次拉槽的空區為自由面，確保安全[1]。

圖6 二次布孔拉槽

4 方案選擇

4.1 方案對比

1)安全性對比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，存在較大的安全隱患，雖然有人工假底，但是假底質量控制無法保證的話安全形勢不容樂觀。

方案二：進路施工安全系數低，且效率低。

方案三：底柱回收采用中深孔回收，只需將鑿巖巷切割槽進行支護即可，鑿巖爆破出礦均在礦體下盤，安全系數大大提高。

2)施工效率對比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收時間8個月。

方案二：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收時間8個月。

方案三：底柱回收效率每月3 000t，底柱回收時間3個月。

3)損失貧化率對比

方案一：鋪設假底充填后進行崩落，存隆礦量依舊無法鏟出，損失礦量約7 182t，底柱回收進路法損失率10%，約926t(底柱礦量9 260t)，合計損失8 108t。

方案二：不鋪設假底采用中深孔直接崩落充填后底柱進路回收。由于采用了預留斜面硬巖方式，出礦結束后存窿礦量只在各個出礦口之間的少部分，損失礦量約800t。底柱回收進路法損失率10%，約1 644t(底柱礦量16 442t)，永久礦柱損失3 020t，合計損失5 464t。

方案三：不鋪設假底全部采用中深孔回收。由于采用了預留斜面硬巖方式，礦體崩落后存窿礦量指示各個出礦口之間的少部分，損失礦量約800t。底柱中深孔崩落回收后，存窿礦量損失為7 182t，合計損失7 982t。

3種方法的貧化率都主要是上盤圍巖塌落造成的毛石貧化，其他尾砂貧化較少，故貧化率相當。

4)經濟效益對比(其他相同費用不統計只統計不同工程的直接費用)

方案一：進路采一層4 252t，其他中深孔采42 400t，底柱進路采9 260t，采礦直接成本：4 252t×44.2元/t+42 400t×33.64元/t +9 260t×44.2元/t≈202.4萬元；底柱回收支護費用為140萬元；假底費用525m2×(10.5+10)元/m2≈1.1萬元；采準工程掘進費用155m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈18.4萬元。費用合計為361.9萬元。

方案二：中深孔采46 652t，底柱進路采9 260t，采礦直接成本46 652t×33.64元/t+9 260t×44.2元/t≈197.9萬元；底柱回收支護費用為105萬元；采準工程掘進費用145m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈17.2萬元。損失率小，提供效益為(7 982t-5 464t)×2g/t×80元/g≈40萬元。費用合計為280.1萬元。

方案三：中深孔采55 912t，采礦直接成本55 912t×33.64元/t≈188萬元；直接采準工程掘進費用170m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈20萬元。費用合計為208萬元。

方案三比其他兩方案費用節省。

5)其他對比

針對預留7m底柱在下一中段塌落問題，若鋪設假底后塌落到假底，在這樣大的暴露面積下鋼筋無法承受巨大的剪切力，假底無法起作用[2]。

一分段與二分段的礦體只有11m，若采一層充填后還剩8m，約10 584t礦，再留下存窿礦量的話，一分段只能采大約3 402t礦，無法體現分層崩落的高效性。

現二三分段已經崩落，上盤暴露時間較長，已塌落部分上盤毛石(19中段36線)需盡快出完礦進行充填。

4.2 方案選擇

經過上述各方面對比，最終選擇最優方案——方案三，采用中深孔采場直接崩落，崩落法回收底柱。

5 總結

不進行假底鋪設，直接中深孔采準，完畢后進行充填后，中深孔回收底柱。無論從經濟上效益上還是安全上都是最優的方案。并且此底柱回收采礦方法也可應用于難采底柱的回收上，減少礦石損失，增加礦山的效益。