柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體采礦方法選擇與應用

杜樹浩 王蘋

摘要： 急傾斜薄礦體是金礦資源中一種常見礦體，如何安全、高效、低貧損開采是目前黃金礦山普遍存在的難題。通過多種采礦方案對比，確定了脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法作為柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體的最佳開采方案，并在溫家地礦區4130521采場開展了工業試驗。試驗1年內共采出礦石量9 250 t，采礦損失率降至3.8 %，礦石貧化率降至5.3 %，對比早期礦山采用的淺孔留礦采礦法開采新增收益68.19元/t，經濟效益顯著。該采礦方法可在柴胡欄子金礦急傾斜破碎薄礦體開采中全面推廣應用。

關鍵詞： 急傾斜薄礦體;破碎;脈外天井;上向水平分層;充填采礦法;單采聯

?中圖分類號：TD853.2????????? ?文章編號：1001-1277（2021）09-0052-05

文獻標志碼：A doi：10.11792/hj20210909

???引 言

赤峰柴胡欄子黃金礦業有限公司（下稱“柴胡欄子金礦”）位于內蒙古自治區赤峰市松山區初頭朗鎮柴胡欄子村東，隸屬于山東黃金集團有限公司。柴胡欄子金礦由溫家地礦區、石板溝礦區等組成。其中，溫家地礦區四號礦井5#脈位于區域成礦構造破碎帶內，圍巖上盤有破碎帶，下盤有F1斷層，礦體和圍巖均較破碎，穩固性差。根據地質報告，5#脈礦體礦石品位高，礦體集中在11中段至17中段，平均傾角大于70°，24勘探線以北平均厚度為2.5～3.0 m，以南少部分礦體伴有增厚現象，屬于典型的急傾斜破碎薄礦體。

目前，5#脈作為柴胡欄子金礦的主采礦脈，仍沿用淺孔留礦采礦法進行開采，采場上盤采用長錨索+穿帶的方式進行支護，存在采礦損失貧化高、安全性差、上盤維護成本高及井下生產效率低等嚴峻問題[1-3]。隨著充填采礦法工藝日漸成熟，上向進路充填采礦法和上向水平分層充填采礦法在各大金礦開采中的應用越來越廣泛[4-11]。為保障礦山安全、高效、可持續開采，響應國家綠色礦山建設要求，最大程度地回收礦石資源，控制深部開采采場地壓，柴胡欄子金礦亟需對該類礦體的采礦方案展開研究，以提升礦山經濟效益，延長礦山服務年限。

1 采礦方法選擇

1.1 選擇原則

針對柴胡欄子金礦溫家地礦區急傾斜破碎薄礦? 體賦存特征及開采技術條件，結合柴胡欄子金礦開采現狀，在選擇采礦方法時應遵循5項原則：①安全。在礦石開采過程中應避免對生態環境的影響， 及時處理采空區，避免地表移動; ②高效。采礦方法應緊密結合礦山實際，提高生產效率和采場綜合生產能力，從而提高礦山經濟效益;③簡單。采礦方法適應性強，工藝易于掌握，生產機動靈活，盡可能保證能適應不同礦體開采的技術要求;④節約。充分利用礦山現有設備設施，在原有采準、切割工程能利用的情況下，參考圍巖及礦體穩定情況布置采準工程，節約采礦成本;⑤高回收、低貧損。應盡可能將資源利用最大化，極大限度地減少礦石損失，嚴格把控采礦過程中廢石的混入，改善和提高礦山經營效益，實現礦業可持續發展。

1.2 采礦方法比較

根據柴胡欄子金礦溫家地礦區急傾斜破碎薄礦體開采技術條件及采礦方法選擇原則，結合該類礦體國內外開采現狀及開采經驗，預選出4個基本可行的采礦方案，并對各類采礦方案的優缺點進行評述。

1）方案1：脈外天井上向水平分層充填采礦法。該方案采礦方法見圖1，適用于圍巖中等穩固或不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，適應能力強;缺點是通風效果差，同時由于采用電耙出礦，生產能力較低。

2）方案2：脈外天井上向水平分層分區充填采礦法。該方案采礦方法見圖2，適用于圍巖中等穩固或不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，采場服務范圍大，適應能力強，但具有通風效果差的缺點。

3）方案3：脈外天井上向進路充填采礦法。該方案采礦方法見圖3，適用于礦巖中等穩固至不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。進路法開采的頂板跨度小，回采作業安全性高。進路充填和分層充填的工藝基本相同，實際上就是將分層劃分為多條進路進行回采。回采時，采礦回采率高、礦石貧化率低，但回采充填作業強度大，生產效率低，并且要求進路充填接頂。對于薄及中厚以下礦體，由于每分層都需要掘進聯絡巷道和分層巷道，采準工程量較大。此外，進路法的一個顯著缺點是：由于其類似于獨頭巷道掘進，通風效果較差。

4）方案4：脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法。該方案采礦方法見圖4，適用于圍巖中等穩固或不穩固、礦石品位高、經濟價值大的礦體。礦體厚度從薄到極厚、傾角從緩傾斜到急傾斜均可采用。該方法突出優點是采礦損失貧化低，適用范圍廣，采場服務范圍大，適應能力強，采用鏟運機出礦增加了采場的生產能力，提高了采場的機械化水平，但具有通風效果差的缺點。

綜上所述，4種采礦方案各有優缺點，其優缺點對比見表1。

1.3 采礦方法確定

應用模糊數學方法和未確知測度理論對柴胡欄子金礦溫家地礦區急傾斜破碎薄礦體的初選采礦方案進行了優選。由未確知測度模型評價結果的優越度可知，方案4為最佳開采方案，即選定脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法作為溫家地礦區急傾斜破碎薄礦體的最優采礦方案。

2 脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法

2.1 采場結構參數

采場沿礦體走向布置，采場長度為60 m、寬為礦體厚度，進路寬為礦體厚度，沿礦體走向在采場內布置1條進路，階段高度40 m，進路分層高度3.0 m，不留底柱，頂柱3～5 m。

2.2 采準工程布置

采場通過單采聯與分段運輸平巷連通，并采用下盤脈外分段平巷分段出礦和溜井集中出礦的脈外無軌采準方式。在平行礦體下盤邊界布置分段運輸平巷，由分段運輸平巷垂直礦體走向施工單條采場聯絡巷（單采聯），且單采聯布置于采場中央位置，以利于向兩邊沿礦體走向回采礦體時保持時間進度基本一致。溜井聯絡巷與中段集中出礦溜井相連，從而構成盤區下盤脈外無軌采準系統。

采場下部不留底柱（見圖4），從中段底板開始回采， 回采后在底板上構筑鋼筋混凝土假底，上部留3～5 m 的頂柱，待中段回采結束后統一回采。采準工程量見表2。

2.3 回采工藝

1）回采順序。回采由下往上分層連續開采，當進路回采并接頂充填后轉入下分層回采，直至回采至頂柱進行接頂充填，待整個中段內所有采場回采充填養護后回采頂柱。

2）采場通風。新鮮風流由斜坡道進入中段或分段平巷，再從中段或分段平巷通過分層聯絡道進入采場，采用局扇加強通風，清洗工作面的污風通過風機抽排到中段運輸巷道經回風井排出地表。

3）采場支護。采場支護以管縫式錨桿為主，支護網度具體視采場穩定性而定，采場穩定時可適當增加錨桿網度。

4）采場出礦。采場內的礦石經鏟運機運搬至脈外溜井內，經振動放礦機溜放到礦車，由電機車運輸到馬頭門處，經罐籠提升至地表。

5）采場充填。充填工作主要是采場充填擋墻的搭建及濾水工作，充填擋墻的強度要滿足采場充填的要求，確保充填質量。充填結束后至少養護3 d后方可回收板墻，安排下一分層進行回采。

充填作業中充填管路經各分層采場聯絡巷進入采場進行充填，充填時為降低充填成本可先將一部分廢石回填至采場，而后再使用灰砂比1 ∶ 10，料漿濃度70 %的充填體進行膠結充填，各分層充填體的頂層0.5 m均采用C30混凝土進行充填。

3 工業試驗及經濟效益分析

經討論，并結合現場實際情況，最終選定柴胡欄子金礦溫家地礦區13中段4130521采場作為急傾斜破碎薄礦體的試驗采場，工業試驗1年內共采出礦石量9 250 t，獲得了顯著的經濟效益，達到了預期的目標。試驗采場不同采礦方法主要技術經濟指標對比見表3。

經分析統計，試驗采場產生的直接經濟效益主要來自3方面：一為采場生產能力提高帶來的經濟效益;二為開采成本降低帶來的經濟效益;三為貧化損失降低帶來的經濟效益。其中，因采場生產能力提高帶來的經濟效益為16.36萬元;因降低礦石貧化率創造的經濟效益為24.66萬元;因降低采礦損失率創造的經濟效益為22.06萬元。對比早期的淺孔留礦采礦法，采用脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法經濟效益能增加68.19元/t。

4 結 語

柴胡欄子金礦溫家地礦區礦體和圍巖條件較差，經過詳細分析該區地質和開采技術條件，結合類似礦山開采經驗，通過多種采礦方案優缺點的對比分析，確定了脈外天井單采聯上向水平分層充填采礦法作為該礦山急傾斜破碎薄礦體開采的最佳方案。通過工業試驗，該方案在柴胡欄子金礦4130521試驗采場1年內共采出礦石量9 250 t，相較于礦山早期淺孔留礦采礦法經濟效益增加了68.19元/t，效果十分顯著。該采礦方案可對類似急傾斜破碎薄礦體安全、高效、低貧損開采提供一定的參考價值。

[參 考 文 獻]

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Selection and application of mining methods for steeply

inclined broken and thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine

Du Shuhao，Wang Ping

（ Shandong Gold Group Co. ，Ltd. ）

Abstract： Steeply inclined thin ore bodies are a common occurrence in gold resources.It is challenging to mine the ore bodies with low loss and dilution safely and efficiently for current gold mines.Through comparison of various mining plans，Chaihulanzi Gold Mine determined that the best mining plan for the steeply inclined broken thin ore body in the mining area is the outside-the-vein raise single crosshead and upward horizontal slicing method.The industrial tests were carried out on Stope 4130521 in Wenjiadi mining area.A total of 9 250 t ores were mined for one year during the test.The ore loss rate was reduced to 3.8 %，and the ore dilution rate was reduced to 5.3 %.Compared with the short-hole shrinkage method adopted in early times，68.19 yuan/t more gains are added，creating significant economic benefits.The method can be promoted and applied all-out in the mining of steeply inclined thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine.

Keywords： steeply inclined thin ore body;broken;outside-the-vein raise;upward horizontal slicing;filling mining method;single crosshead