里伍銅礦高品位礦柱資源回采研究

陽德華

(四川里伍銅業(yè)股份有限公司，四川 甘孜藏族自治州 626200)

0 前言

里伍銅礦位于四川省甘孜州九龍縣魁多鎮(zhèn)，經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，目前是甘孜州第一利稅大戶，為甘孜州的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了巨大作用。里伍銅礦為平硐加盲斜井聯(lián)合開拓，設(shè)計(jì)采礦方法主要為全面法、底盤漏斗崩落法以及房柱法。在數(shù)十年的開采過程中留設(shè)了大量礦柱支撐頂板圍巖，隨著開采深度的下降，該部分礦柱絕大部分沒有進(jìn)行回采，據(jù)統(tǒng)計(jì)，井下空?qǐng)鲱A(yù)留的點(diǎn)柱、間柱、頂?shù)字约氨０驳V柱等殘礦資源總量約168.4萬t。

里伍銅礦已開采近30年，資源開采殆盡，目前采礦量維持在每年20萬～30萬t，按照當(dāng)前生產(chǎn)規(guī)模計(jì)算，該礦山的服務(wù)年限很短，并且接替礦山目前仍處于基建期，投產(chǎn)還需要一段時(shí)間。為了避免出現(xiàn)礦山生產(chǎn)接替不上的情況，一方面要加快接替礦山的基建工程進(jìn)度，另一方面要盡快想辦法延長里伍銅礦的開采服務(wù)年限。據(jù)初步估計(jì)，全礦井下空?qǐng)鰵埖V資源總量約168.4萬t，且品位很高。如果能夠安全高效地回采殘礦資源，對(duì)延長礦山服務(wù)年限，合理安置員工就業(yè)，保持企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展具有重大意義。

1 殘留礦柱資源

通過調(diào)查里伍銅礦現(xiàn)有開采技術(shù)條件、工程地質(zhì)及工程現(xiàn)狀，分析現(xiàn)有采礦方法及地壓影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況分析，可以將殘礦資源分成以下幾類：孤立點(diǎn)柱；連續(xù)礦柱；下層極其破碎礦體；頂?shù)字?/p>

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)的調(diào)查，可以回采或者采取措施之后能夠回采的條柱殘礦資源礦量有51.4萬t，金屬量為9803 t；點(diǎn)柱殘礦資源礦量為12.08萬t，金屬量為2296 t；頂?shù)字鶜埖V資源礦量為41 368 t，金屬量為504 t。共計(jì)可回采的殘礦資源總量為67.62萬t，金屬量為12 603 t，按照目前的銅價(jià)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值達(dá)到7.8億元，可以延長里伍銅礦3年左右的服務(wù)年限。

2 礦柱回采方法選擇依據(jù)

基于里伍銅礦目前的開采技術(shù)條件與礦山的開采現(xiàn)狀，通過調(diào)查井下殘礦的賦存形態(tài)以及其與采空區(qū)的賦存關(guān)系，結(jié)合國內(nèi)外殘礦、礦柱回采經(jīng)驗(yàn)[1-10]，殘礦回采方法選擇應(yīng)遵循以下基本原則[1-2,10]。

（1）方法安全可靠。要求所選方案不僅能回采殘礦資源，而且要能保證人員設(shè)備的安全。

（2）方案經(jīng)濟(jì)合理，成本可控，投資少，確保獲得不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）回采方案工藝簡單、易于掌握，同時(shí)能最大限度地利用已有工程和現(xiàn)有設(shè)施。

（4）盡可能地回采殘留礦產(chǎn)資源，保證礦山可持續(xù)的生產(chǎn)能力。

（5）各殘礦賦存形態(tài)、殘礦與采空區(qū)的賦存關(guān)系不一，殘留礦體的回采方法也應(yīng)依“礦”施法。

3 礦柱回采方法分類

直接法、充填法以及崩落法是當(dāng)前國內(nèi)外最常用的3種殘礦回采方法。基于里伍銅礦目前的開采 技術(shù)條件與礦山的開采現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi)外殘礦、礦柱回采經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展趨勢(shì)，初步選擇出較適合里伍銅礦殘礦回采的方法有：削柱采礦法、底盤漏斗采礦法、無底柱采礦法、膠結(jié)充填二步驟回采法、壁式崩落采礦法[3-8]。

3.1 削柱采礦法

尺寸較大或品位較高的點(diǎn)柱，可采用削柱采礦法直接回采，根據(jù)點(diǎn)柱大小以及頂板穩(wěn)固情況，優(yōu)選出最終回采的礦量及保留的礦柱尺寸[5]（見圖1）。

圖1 削柱采礦法

3.2 人工礦柱置換法

對(duì)于品位高、尺寸不是特別大的礦石點(diǎn)柱，設(shè) 計(jì)采用袋裝充填法進(jìn)行礦柱的回采。該方案在預(yù)備回采點(diǎn)柱的一側(cè)或兩側(cè)構(gòu)造袋裝充填體支撐頂板圍巖，然后采用淺孔回采礦 柱[11-13]，即采用袋裝充填體構(gòu)成的人工礦柱將點(diǎn)柱置換出來（見圖2）。目前礦山?jīng)]有充填系統(tǒng)，需要增設(shè)簡易充填系統(tǒng)。根據(jù)礦山應(yīng)用的實(shí)際情況，也可以用其變形方案，用鋼筋預(yù)制板支模，也可用廢石混凝土澆筑構(gòu)筑人工礦柱[6-7]。

圖2 人工礦柱置換法

3.3 底盤漏斗采礦法

當(dāng)?shù)V體厚度大于5 m，頂板垮落基本充滿了空區(qū)時(shí)，則可采用淺孔底盤漏斗崩落采礦法回采礦 柱[14-15]（見圖3）。

圖3 底盤漏斗崩落采礦法

3.4 膠結(jié)充填回采法

礦體厚度為2～4 m，品位較高，礦巖穩(wěn)固性相對(duì)較差的連續(xù)條柱，且兩側(cè)采空區(qū)局部垮落，可采用廢石混凝土或者尾砂膠結(jié)充填采礦法回采[9-10]（見圖4）。

圖4 膠結(jié)充填采礦法

4 礦柱回采方法研究

根據(jù)對(duì)里伍銅礦殘礦資源的賦存現(xiàn)狀調(diào)查分析，并結(jié)合里伍銅礦新建充填站的計(jì)劃，可優(yōu)選出里伍銅礦主要的殘采方案為膠結(jié)充填采礦法，根據(jù)殘礦資源賦存的主要形態(tài)：①條柱類礦柱設(shè)計(jì)使用房柱嗣后膠結(jié)充填法回采；②規(guī)則點(diǎn)柱設(shè)計(jì)采用盤區(qū)圍堰式膠結(jié)充填法回采；③頂?shù)字捎妙A(yù)留護(hù)壁進(jìn)路式膠結(jié)充填法回采。3種采礦方法中，以盤區(qū)圍堰式膠結(jié)充填采礦法為主。

盤區(qū)圍堰式膠結(jié)充填采礦法適用于品位高的礦柱。該方案在建設(shè)充填擋墻后，對(duì)盤區(qū)進(jìn)行膠結(jié)充填，利用膠結(jié)充填體支撐頂板圍巖，然后采用淺孔回采礦柱[11-13]（見圖5）。

圖5 盤區(qū)圍堰式膠結(jié)充填采礦法

（1）采準(zhǔn)切割工程。點(diǎn)柱回采時(shí)采準(zhǔn)切割工程利用原有采準(zhǔn)切割工程，包括中段運(yùn)輸巷道、礦石溜井、回風(fēng)平巷等，同時(shí)在充填體內(nèi)開掘切割 平巷。

（2）回采充填工藝。以3～4排礦柱為一盤區(qū)，盤區(qū)間相隔1～2排礦柱，如圖5所示，在盤區(qū)a周邊構(gòu)建充填擋墻，擋墻完成后對(duì)盤區(qū)a進(jìn)行充填，同時(shí)對(duì)盤區(qū)b進(jìn)行擋墻建設(shè)，待盤區(qū)a完成充填接頂且強(qiáng)度達(dá)到1.5～3 MPa后，回采礦柱排Ⅰ；b區(qū)域充填可同步進(jìn)行，盤區(qū)b充填達(dá)到要求后回采礦柱排Ⅱ；待礦柱排Ⅰ、Ⅱ回采結(jié)束后，對(duì)c區(qū)域進(jìn)行擋墻建設(shè)、充填，后續(xù)再依次回采余下礦柱排。

采場(chǎng)出礦采用2DPJ-30型電耙，耙礦距離為30～60 m，每個(gè)采場(chǎng)配制一臺(tái)電耙，耙礦效率為80～ 100 t/（臺(tái)·班）。

5 結(jié)語

通過對(duì)里伍銅礦現(xiàn)有開采技術(shù)條件、采礦方法的分析，根據(jù)井下工程地質(zhì)條件、現(xiàn)有工程布置和殘礦賦存形態(tài)以及殘礦與采空區(qū)的賦存關(guān)系，對(duì)里伍銅礦現(xiàn)有殘礦資源進(jìn)行了分類，并結(jié)合國內(nèi)外殘礦回采與礦石開采經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同殘礦類型提出了不同的回采方法，對(duì)類似工程實(shí)踐具有極大的參考 價(jià)值。