河台金矿矿柱回采方法的改进.pdf

第 2 3 卷 黄金 G0LD 第 2期 2 0 0 2年 2月 河 台金矿矿柱 回采方法 的改进 致 阳 化 兵 广东高 要河 台金矿 摘要 针对河台金矿浅孔留矿采矿法矿柱回采存在的问题进行分析研究， 通过用钢 筋混凝 土置换底柱 ， 结合采用少量的上向分层干式充填法置换间柱等办法来缩小采空匹的规模， 立足 于对 现 有 浅孔 留矿采 矿 法进 行 改造 ， 从 而 降低 矿 柱回 采 贫化 率 、 损 失率 上 述措 施 已付诸 妾 施 ， 并取得 了明显 效果 关键词 垒 矿 ； 矿柱 回采 ； 方案改进 中 图分 类 号 T D 8 5 3 3 9 1 ． 1 文献标 识码 B 文 章编号 1 0 0 1 1 2 7 7 2 0 0 2 0 1 0 0 2 2 0 4 l 概 述 1 1 情况 简 介 河台金矿于 1 9 8 9年投产， 至 1 9 9 8年。 采选规模 已达 7 5 0 t ／ d ， 金精矿氰化能力达 1 O O t ／ d ， 是 一个采 、 选 、 冶配套 的现代 化矿山。至 2 0 o 0年止 ， 累计开采 矿石 量 1 4 7万 t ， 人 选 矿 石 量 1 8 5万 t 生 产 黄 金 7 I 8 6 k g 。高村矿 床和云西 矿床是该 矿的两个主要 开采矿区。高村矿床已开采 1 2年， 主要采矿方法为 浅孔 留矿 采矿 法 ， 应用 比例 达 8 0 ％。由于 矿 柱 回采 的不 当 ， 以及未对 采空 区进 行过专 门处理 。 目前 已形 成 约 7 O万 m ] 的 巨大 采 空 区。矿 柱 回采 的损 失率 、 贫化率屠高不下。丽云西矿床 ] 9 9 5年投产 ． 所形成 的采空 区规模 不大 囡 此 ， 本 文 主要 以高 村矿 床 为 侧对矿 柱 回采所 存 在 的 问题 进 行 分析 研 究 ， 以期 研 究合 理 的改进 措施 。 1 ． 2 开 采技术 条件 高村矿床为一大型蚀变糜棱岩型金矿床， 主要 控矿构造为韧性剪切带。除表层风化外 ， 矿体与 围 岩均较稳固 ， 但节理裂隙较为发育 ， 在矿体下盘存在 一 条近 E W 向的破碎带 ， 以及存 在多组成矿后 N W、 N E及近 E W 向和近水平 的断裂 、 节理组矿体整体 上向 E侧伏， 呈脉状 ， 平均厚 2 ． 5 5 m； 陡倾斜产出， 走 向和倾 向上均呈舒缓波状 ， 倾角 6 2 ～9 O 。 。矿岩密度 2 ， 7 2 t ／ m 3 。矿 石普 氏系数 f1 2 1 4 ， 围岩 f 1 0 。 1 3采矿 方法 一 般按矿体走 向和 中段高度划分为 4 0 m4 0 m 的矿块 ， 再将矿块划分为矿房 和矿柱 ， 矿柱 分为顶 柱 、 底 柱 和间 柱 ， 矿 柱 占 3 0 ％ 一3 5 ％ 的矿 量 。 矿 柱 结构参数为 间柱宽 7～8 m， 顶柱高 35 m， 底柱高 5 6 m。矿房用 浅孔 留矿采 矿法 回采 1 ． 4 矿 柱 回采方 法 收靖 日j f lI 2 0 0 I 一 0 8一1 0 作 者简介 欧阳化兵 1 9 6 7 一j ， 男， 湖南石门 ． 采矿工程师 ． 理从事矿 山采矿技术管理工作 ； r东省高要市河台镇 ， 5 2 6 1 2 7 规程 中不允许 的做法 ， 在赞 比亚已安全使 用几十 年， 是否可以引起我们对现行规程的合理性的思考 借此篇文章 ， 希望能引起 各位 同行 的共鸣并探 讨， 以推进我 国竖井设计技术的进步。 参 考 文献 1 冶金工业部冶金地 下矿 山安 生规程 海 口 海 口安全 环 保研究院 ． 1 9 9 0 6 3 2 I nv e s t i g a t i o n o f s ha f t t e c h n o l o g y i n c o p p e r mi I l e s o f Za mb i a A n J i a n y i n g ， D u G u i w e n t B e t n s G e n e r a l E n g i n e e ri n g＆R e s e a r c h I n s t i t u t ef 。 r A b n - F e r r o u s Me t a l l u r g ic r d l r du s t r i e s 1 Ab s t r a c t Th i s p a p e r b rie fly i n t r o d u c e s t h e f e a t u r e s o f s h a f t e q u i p me n t i n c o p p e r mi n e s o f Z a mb i a b a s e d o n t h e e x a n a p ] e o f Ch a mb i s h i mi n e a n d t h e wr i t e r ’ S t h o u L s a b o u t s o me p r o b l e ms a l e g i v e n． I t i s f o r r e f e r e n c e t o r e l a t e d wo r k i n g p e o n e 1 ． K e y w o r d s s h af t ； s h a f t e q u i p m e n t ； c a g e g u i d e ； l a d d e r c o m p a r t m e n t 编辑 邢万 芳 维普资讯 第 2 3卷2 0 0 2年第 2期 在矿房 采结束后 ， 暂不放矿 ， 依靠暂留矿石堆 提供作业平台， 顶柱施] 垂直平行中深孔 底柱则依 靠上中段沿脉巷或 电耙道施工垂直扇形 中深孔。然 后在中间部位预先形成一条切割槽 ， 再 以切割槽为 自由面． 本中段顶柱和上中段底柱一次性 同时崩落 日采。间柱则是待矿房的存 窿矿石放空后在每 5 ～ 6 r r t 一层 的联 络 道里施 工垂 直扇 形 中深 孔 ， 以两 边 采 空匪为自由面一次性崩落回采。回采方法为小分段 空场 采矿 法 。 2 矿柱 回采应用情况 2 1 回采地 段 目前 ， 高村 矿 床 2 4 0 m、 2 0 0 m、 1 6 0 m 三 个 中段 已 闭段 ， 1 2 0 m、 8 0 m、 4 0 m三 个 中段 东 部基 本 结束 开采 ， 上述 中段 的矿 柱 也 已基 本 回采 完 毕 。O m 中段 已 开 采 2 5 ％～3 0 ％的储量 ， 一4 0 m中段正准备投A开采 ， 这两 个 中段 的矿柱还 基本 上未 回采 。 2 ． 2回采技术指标 下面是已经闭段的三个中段有关矿柱 回采部分 的统计资料 ， 见表 1 、 表 2 。 表 1 2 4 0 m、 2 0 I r a 、 1 6 0 m三个 中段采下储 量 由于是 采 用 以 浅 孔 留矿 采 矿 法 为 主 的 采 矿 方 法 ， 因此 ， 留下 了 大 量 的矿 柱 。 由表 表 2可 以计 算出 2 4 0 m、 2 0 0 m两个 中段的矿柱储量 占总储量的 3 4． 5 4 ％， 其它中段也基本上是这个 比例。从表 2可 以看 出， 矿 柱 未 采 下 储 量 占 总 储 量 的 比 例 为 l 5 1 9 ％ ， 要远远 大干 矿房 5 7 0 ％ 。而矿 柱 的 回采 条件比矿房要差 ， 因此 ， 其二次损先及二次贫化也比 矿 房 要 大 矿 柱 回 采 的 两 率 指 标 为 一 次贫 化 率 l 0 ％ ～l 5 ％、 总 损 失 率 3 5 ％ 一4 0 ％、总 贫 化 率 3 S％ ～4 0％ 2 3 存 在的 主要 问题 1 回采 方法 单 一 。矿 柱 的 回采 基 本 上都 是 采 用中深孔一次性崩落的小分段空场采矿法 回采， 其 它方法应 用 极少 ， 难 以适 应 各种地质 条 件 2 该方法本身存 在着一定 的缺陷。由于矿柱 回采 是 一次 性 崩 落 ， 装 药 量较 大 ， 一 般 达 5 0 0～ l 5 0 0 k g ， 爆炸冲击波相 当大 ， 由爆炸引起的地震效 直对两 帮的 围岩 造成 较大 破坏 。而一 次性崩落 效果 即使不好 ， 也很难进行补救。 3 与采空区的治理结合得不够。一般品位 达 4 g ／ t 以上 ， 只要具备 中深孔施工及爆破条件的一般 都考 虑回秉。没有留下部分品位相对较低的矿柱来 支撑采空区 ， 导致采空区塌方 ， 部分品位相对较高的 矿柱损失和贫化 。 4 间柱的贫化率、 损失率 相对于顶底 柱更高 。 主要原因是间柱的回采必须待顶底柱 崩落并 出完存 窿矿石后 ， 才能回采 此时， 上部采空区的废石已落 人本 中段 ， 本 中段 的采 空 区也 已开 始 片帮 、 塌 落 ， 采 空厦的规模也 比以前变大。因此 ， 间柱 的回收条件 变得更差 ， 甚至无法崩落。即使崩落下来 ， 也因为贫 化损失很大， 出矿 困难 ， 实际回收的矿量比例很低 。 3 矿柱回采方法的改进 3 1 改进 历史 针 对矿 柱 回 采方 法 如 何改 进 的 问题 ， 我们 也 曾 作过一些尝磺。如采取扩大矿块规模 ， 尽量不 留或 少留矿柱。5 8 0 8 8 、 6 8 0 8 8 、 7 3 2 4 0 三个矿块 走 向 长即达 8 0 m， 7 6 2 6 8 矿块走向和倾向都达到了 6 0 m。 上述矿块刚好 中阔部位都是矿 体比较厚大 ， 品位较 高。一般来说 ， 划分较大规模的矿块是合理的。但 后来的事实证 明， 没有一个是较 为成功 的。单纯从 矿柱 回收的角度来看， 矿柱 的回收率是 比一般矿块 要高 但由于矿柱 的提前 回收， 破坏 了采空 区的稳 定， 同时由于大矿块回采周期更长， 回栗或放矿过程 维普资讯 黄金 已出现了较大规模的片帮 、 塌方 ， 导致了整个矿块矿 石损失率 、 贫化率增加 ， 甚至不能继续正常回采。还 采用了上向分层干式充填采矿法 回采整个矿块， 达 到不留或少 留矿柱的目的。矿柱的回收效果是较好 的， 但 由于没有形成充填系统 ， 充填料来源难以解决 等原 因而未得到大量推广。 3 2改进依 据 根据高村矿床急倾斜 、 薄矿脉、 矿岩较稳 固这一 主要地质特征 ， 当初选择浅孔 留矿采矿法作 为主要 采矿 方法 是有 一 定道 理 的。在 实 际生 产 中也 有 6 0 ％ ～ 7 0 ％的矿房是属于矿岩均较稳 固的， 只要暴 露面 积不 大 ， 是不会 发生 较 大规模塌 方 的， 验证 了矿 岩均较稳 固这一事实。但对于 1 1 矿体下盘沿脉断 层及 F 1 一F 6等规模较 大的断层对矿体 的破坏作用 却认识不足。从局部来看， 矿岩属于较稳固， 但从高 村矿床整体上来看 ， 却属于不稳固 因此， 只有抓住 “ 矿岩局部较稳固， 但整体不稳固” 这一地质特征 ， 结 台采空 区处理， 在缩小采空 区的规模上想办法 。 立足 于对现有浅孔留矿采矿法进行改造 ， 和适 当加大其 它采矿方法 的比例， 才能达到降低矿柱回采贫化率 、 损失率 的 目的。 3 ． 3 改进 措 施 1 加 强矿柱 回采的整体规划。首先是要加强 成矿规律研究 ， 对较大的地质构造及早作 出预测， 便 于矿柱回采的整体规划 其次是要变被动损失为主 动损失 在以浅孔留矿采矿法为主要采矿方法 的情 况下 ， 矿柱的损失在所难免 。当矿体在走向或倾 向 上连续 性 较好 ， 有 可 能 形成 较 大规 模 采 空 区 的情 况 下． 则必须按照一定的网度和要求留下一些矿柱 、 壁 柱或点柱。这样做虽然一次损失率没有得到降低， 但二次贫 化率和 二次损失率可得 到较 大幅度 的降 低 2 采用相部矿块沿走 向连续回采， 问柱随矿房 同时回采， 并主动留下少量壁柱的办法 ， 来达到提高 同柱 回收率的目的。间柱回采 的贫化率 、 损失率较 高 ， 原因有三 一是在存窿矿石出矿结束之后 间柱才 崩落 ， 此时的采空 区已是大量片帮的时候 ； 二是问柱 是一次性崩落， 对两帮围岩造成较大的破坏 ； 三是整 个 闻柱全部 回采 ， 没有保 留一部分以支撑 、 分割隔离 采空 区。如采用此法提前回采问柱， 则可 以避免上 述三个因素对问柱 回收造成的贫化和损失 其具体 方法是 第一个矿块的矿房仍按正常的方式回采， 须 保留间柱。第二个矿块的矿房紧接着 回采 ， 两矿房 之间的闻柱不再保 留， 随矿房同时上采 ， 并根据情况 保 留 I 一3个壁柱。其工作 面与第一个矿块的工作 面保持 2～5个分层高度 ， 即 1 0～2 5 m 。但应用此方 法要求矿岩相对较稳 固， 以及必须控制 出矿。该方 法已在 4 0 r n中段 4 85 6线等处实施 ， 问柱回收率达 8 0 ％以上， 贫化率也非常低， 且其周围采空区始终保 持稳定。 3 根据上下 中段采空 区贯通对问柱 回采和存 窿出矿危害最大的情况 ， 用 0 ． 4 ～0 ． 5 m厚 的钢筋混 凝土假 底置换 底柱 。这样 可 以起到隔 离上 下 中段采 空 区， 本 中段 底 柱可 以 不 留 ， 下 中 段顶 柱可 以更 安 全 、 更 有 效 回 收 的 作 用 。 目 前 已 在 云 西 矿 床 5 3 7 4 1 、 5 4 5 4 9 、 6 3 3 3 7 、 6 3 7 4 1 、 7 3 7 4 1 等 矿 块 实 施， 高村矿床 O r a中段东部也计划实施。应 用此种 方法时， 如果预计到其周围采空区规模较大， 而其周 围又没有充填体、 矿柱等的保护， 那么 ， 该假底是难 以抵抗较大规模地压的。因此， 还有必要根 据周 围 采空区的大小 ， 在其上部或下部充填 ； 或保 留部分低 品位的间柱 ， 以及用混凝土置换问柱 ， 与混凝 土假底 形成一个“ 丁” 字形或“ 十” 字形的框架 ， 来分担地压。 4 用混凝 土置换间柱 。这样可以达到不留问 柱的目的 ， 又可以为其周围的矿房、 矿柱的回采创造 更好的条件 。其方法是先施工脉外天井或利用原有 沿 脉生探 天井 ， 再 每 5 i l l 施工 一 层联 络道 ， 作 为安 全 出口及风、 水 、 电等设施 的通道。间柱 宽 4～6 m， 高 4 0 m， 厚即矿体厚度。用浅孔留矿 采矿法 回采 完问 柱并出完矿后 ， 用标号 C 2 0的混凝 土和 同样质量的 废石连续充填采空区。然后 回采矿柱两边的矿房 。 该方法 回采和充填工艺非常简单， 充填 体的强度也 比普通的干式充填要高得多 ， 完全可 以起到分割隔 离采空区的作用。 5 采用上向分层干式充填采矿法 ， 达到不留矿 柱的 目的。上述方法基本上都是立足于在浅孔留矿 采矿 法 的基础 上进 行 改进。但毕 竟 还有 2 5 ％ ～ 3 0 ％的矿块 是属 于 矿岩 很 不 稳 固的 ， 还 存 在 一 些 分 支复台的矿体 ， 以及还有一些规模较 大， 连续性好 ， 品位较高的矿体。要降低整个矿块的矿石损失率、 贫化率 ， 并处理好采空区， 就有必要选择部分地段的 矿 块 进 行 充 填。 目前 ， 已 在 高 村 矿 床 4 0 0 0 3 、 4 0 0 0 4 、 5 0 3 0 4 矿块实施， 高村 7 7 6 8 0 、 云西 6 3 7 4 1 矿块也 正在实施。其 回采 、 充填工艺基 本成熟、 稳 定， 但还存在着一些急需解决的问题 。主要是 ①充 填料来源不足。从整个高村矿床 的废石总量来看 ， 满足 3 0 ％的矿块使用充填采矿法是足够的 ， 但由于 没有建立废石储料仓， 随充随用 ， 造成待料充填， 速 度缓慢。因此 ， 必须充分利用好原有采空区， 建立多 个储料仓。②矿块划分规模较大。一般按矿体走向 维普资讯 第 2 3卷2 0 0 2年第 2 期 2 5 和中段高划分为 4 0～ 8 o m 4 0 m的矿块 ， 且已实施 和正在 实施 的矿块 矿体 均较 厚大 ， 充填料消 耗很 大 。 因此 ， 只要不 是整 个 块段 、 整个 矿 块 都很 破 碎 ， 就有 必要把矿 块充填部 分在走 向上的长度尽 量控制在 1 0～2 5 m 以内 这 样 做 ， 可 以大 幅度 节 省 充 填 料 和 降低成本 ， 但充填体分割隔离采空区的作用并无明 显降低 。 同时还 避免 了 由于 充填 采 矿 周期 较 长 ， 而 造成相邻矿块不能及时开采的问题。 目前， 高村矿 床 一4 0 m中段 9 4 2 4 8 矿 块 的 回采 正 在 按 该 指 导 思 想实施， 即只在该矿块的中间位置进行充填 ， 其充填 体在 走 向上 的 长度 仅 为 1 0 m 。③ 充 填 体 强 度不 够 ， 达 不到 完全不 留矿柱 的 目的。 目前 ， 已 实施 充填 采 矿法 的几个矿 块 ， 都或 多或 少 留下 了一 些无 法 回收 的矿柱 。在用 充填 采矿法 回采的矿块 周 围一 般都 是 用 浅孔 留矿采 矿 法 回 采 的矿块 ， 形 成 的将是 永 久性 的采空区。因此 ， 对充填体的强度 ， 特别是矿块结合 部位充填体的强度要求很 高。而 以前的实际情 况 是 不 论矿 体厚 度 大 小 ， 在充填 体 两侧 均是 1 m或 不 到 1 m厚的砂浆块石隔墙。在高村矿床三个 已用过 充填采矿法 的矿块都出现过因块石隔墙强度低而损 失间柱的情况。因此 ， 当矿体厚度超过 3 m时 ， 就应 在块石墙内按一定间距增加钢筋混凝土粱， 其横截 面规 格为 0 ． 4～ 0 ． 5 m O ． 4～ 0． 5 m， 方 向垂 直 于 矿体上 下盘 当矿体厚度超过 8 m时， 则 在倾 向上 也要增加钢筋混凝 土粱， 形成一钢筋混凝土框架结 掏。上述 块石 墙也 可 以全部用 0 ． 4～ 0 ． 5 m厚 的混凝 土墙来代替 ， 以增强隔墙的强度。 目前 ， 在云西矿床 用充填采矿法 回采的 6 3 了 4 1 矿块 已采用 增加钢筋 混凝 土梁的 改进措施 。 如果 上述 问题 都 得 到 了较 好 的解 决 ， 则 充填 采 矿法 的应 用 比例 上升 到 2 5 ％ ～3 0 ％是 比较 可 行 的 。 矿柱的保留可以进一步减少 ， 从 而达到提高矿柱 回 收率 ， 降低贫化率， 同时， 达到对空 区进行处理 的一 举两得 的 目的 。 4结语 1 对于矿柱 回采方法 的改进 ， 只要我们抓住 “ 矿岩局部较稳固， 但整体不稳固 这一地质特征， 结 合 采空 区处 理 ， 在缩小 采空 区的规模 上 想办法 ， 立 足 于对现有浅孔 留矿采矿法进行改造 ， 和适 当加大其 它采 矿方法 的 比例 ， 就 可 以达 到 降低 矿 柱 回采 贫 化 率、 损失率的 目的。其主要措施有 ①加强矿柱 回采 的整体规划 ； ②采用相邻矿块沿走 向连续回采， 问柱 随矿房同时回采 ； ③用钢筋混凝土假底置换底柱； ④ 用混凝 土置换 间柱 ； ⑤ 采用 上 向分 层 干 式 充填 采 矿 法等。上述措施 己经或正在逐 步实施。在 1 9 9 8年 以后 ， 出窿矿 石 品位 比实施 前有 较 大 提高 ， 达 到 4 ． 5～ 5 g ／ t 左右 ， 与上述措施的实施是分不开 的 其 经验值得推广。 2 不管采取哪一种措施 ， 既要考虑局部 的技术 经济指标 ， 也要考虑整体 的经济效益和资源综合利 用情 况 。 3 任何单一的采矿方法或工艺总是不全面的 ， 在实际使用过程中应灵活掌握 和融会贯通， 才能取 长补 短 。 I n n o v a ti o n o f o r e p i l l a r s t o p i n g me th o d s i n He t a i G o l d Mi n e Oa y a n g Hua b ．n g H e t a i Mi n e， C , a o y a o C o u n t y， G u a n d o n g P r o v i n c e Ab s t r a c t T h e p r o b l e ms e x i s t e d i n o I p i l l a r s t o p i n g b y s h r i n k a g e me t h o d i n He l a i Go l d Mi n e we l e s t u d i e d a n d a n a l y s e d T hr o u g h r e p l a c i n g o r e p i l l a r wi t h r e i i ff o r c e d c o n c r e t e a n d u s i n g u p w a r d b e d d i n g d r y fil l i n g me t h o d t O d i s p l a c e p a r t s p a c e r p i l l a r ． t h e d i me n s i o n o f mi n e d o u t a rea r e d u c e d， S O t h a t t h e o r e d i l u t i o n a n d l o s s r a t e o f o r e p i l l a r s t o p i n g l o we r e d s i g n i fi c a n t l y． K e y w o r d s g o l d m i n e ； 0 p i l l a r s t o p i n g ； i m p r o v e m e n t o n p r o g r a m 编辑 邢 万 芳 现有新设备， 型号 Z P G S一 4 0 0 2 5 0双辊破碎机 1台， 欲 出售 ， 价格优惠。需要者请与 黄金 杂志社联系。 联 系电话 0 4 3 1 5 5 2 9 8 3 8 联 系人 赵 国君 维普资讯