蚀变岩型金矿床采矿方法的比较与研究.pdf

第 4期 2 0 0 2年 8月 矿 产 保 护 与 利 用 CONS ERVA TI ON AND UUI LI ZATI ON OF MI NERAL RES OURC ES № ． 4 Au g．20 0 2 蚀变岩型金矿床采矿方法 的比较与研究 ’ 王 晓 青 河南省前河矿业有限责任公司， 洛阳， 4 7 1 4 3 3 摘 要 前河矿业公 司葚沟矿 区， 原采用 下向胶结 充填 采矿方法 ， 采矿 直接成 本高达 6 0 ． 0 7元 ／ 吨 ， 改 用浅孑 L 留矿 法后， 采 矿直接成 本降为 2 0 ． 3 1 元／ 吨， 每年多回采低 品位矿 石 3万余 吨， 具有 良好的经济效 益和社会效益 关键词 浅孑 L 留矿 ； 胶结 充填 ； 水泥卷金 属锚杆支护 ； 构造 带蚀变岩 ； 资源综合利 用 中图分类 号 TD 8 6 3 3 3 ． 1 文献 标识码 B文章 编号 1 0 0 10 0 7 6 2 0 0 2 0 4 0 0 1 00 4 C o mp a r i s o n a n d S t u d y o n Mi n i n g Me t h o d o f A l t e r e d Go l d D e p o s i t W ANG Xi ao q i n g Qi a n h e Mi n i n g I n d u s t r y Li mi t e d Co mp a n y o f He n a n Pr o v i n c e ，L u o y a n g 4 71 4 3 3 ，Ch i n a Ab s t r a c t I n S h e n g o u mi n i n g a r e a o f Qi a n h e M i n i n g I n d u s t r y L i mi t e d C o mp a n y O f He na n Pr o v i n c e ． d i r e c t C O S [O f m i ni ng o ne t o n g o l d mi n e wa s a s h i g h a s 60． 07 RM B wi t h un d e r g r o u n d c o ns o l i da t e d f i l l mi n i n g a s m i ni ng me t h od i n t he pa s t di r e c t C O S t of mi ni ng on e t on g ol d mi n e wa s r e d u c e d t O 2 0． 3 1 RM B a nd t he a mo u nt o f g o l d mi n e i nc r e a s e d b y mo r e t h a n 3 0， 0 0 0 t o n pe r y e a r wi t h s h r i nk a g e s t o p i n g wi t h s h a l l o w ho l e a n d k e e pi n g t he or e t O b e l e f t a s n e w m i ni n g me t ho d． Th e l a t t e r me t ho d e xhi bi t e d g o o d e c o no mi c p r o f i t s a n d s o c i a l e f f o r t s ． Ke y wo r ds s hr i nk a g e s t o pi n g wi t h s h a l l o w h o l e ；c o n s o l i d a t e d f i l l ；r o c k t x l t i n g wi t h c e me n t e d me t a l s h o r e ；t e c t o ni c a l t e r e d r o c kmu l t i p u r p o s e u t i l i z a t i o n o f mi n e r a l r e sou r c e s 河南省赢县前河矿业有限责任公司现采 选处 理能力 为 2 5 0 t ／ d ， 矿 山开拓 方式 为斜、 竖井联合开拓， 选矿工艺为全 泥氰化一锌粉 置换 。1 9 9 4年 经 长 沙 矿 山研 究 院 和 前 河 金 矿共同试验研 究， 矿 山采用下 向分 层胶 结充 填采矿方法 ， 取得 r较好的技术经济指标， 得 到推广和应用但是近年来随着矿山开采深 度 的延伸， 地质 品位负变严重 ， 部分矿岩石结 构也发生 r明显的变化， 由极不稳 同向中等 稳固转变， 这利， 单一的采矿方法很难适 应复 杂多变的地 质条件， 存在问题较多。第 一， 由 于下向胶结 充填采矿方法 ， 采矿成本较高， 在 回采品位低 、 矿岩较稳 固的矿段， 经济上明显 不合理。第 ， 由于地质品位 负变严重 ， 若采 用单一的下向胶结充填法采矿， 使一部分低 品位资源不能得到充分利用从而造成资源浪 费。第三， 下向胶结充填法采矿工艺复杂， 劳 动强度大 ， 生产效率低。第四， 由于下 向胶结 收稿 日期 2 0 0 20 4 2 3 作者简 介 王晓青 1 9 6 8 一 ， ， 江 信丰人， 助理 工程师 ， 主要从事采矿技术工 作。 维普资讯 第 4期 王 晓青 蚀变岩 型金 矿床采矿方法 的 比较与研究 充填采矿方法木材 消耗量较大 ， 不但货源 紧 而且价格昂贵。因此， 寻求更适合于矿 山地 质条 件 、 生 产能 力 大 、 劳动 强度 小 、 生 产安 全 、 经济更为合理 的采 矿方 法， 进行切合实 际的 改革与创新， 从而形成多种采矿方法并举 的 格局， 已是势在必行。 l 地质概 况 前河金矿床赋存 于蚀变岩型破碎带 内。 矿区内葚沟、 泥池沟 、 石家梁、 谢 家尘等几个 矿段 均 为 同 一区 域 性 构 造 破 碎 带 所 控 制 ， 破 碎带全长 7 5 0 0余米。在本 区内发现 _r规模 较大、 成矿地质条件较好的Ⅳ号矿带， 前景可 观。Ⅳ号矿带 陶定 丫四个 _ L 业矿体 ， 其 中以 矿 山正在开拓生产的葚沟矿区规模最大。 葚沟矿区地 处华北地台南缘， 近东西 的 马超营大断裂从其南部通过， 地质构造复杂， 岩浆活动频繁 ． 强烈， 断裂构造发育。马超营 大断 裂是 区 内 的 主 导成矿 构 造 ， 其 北 侧 的 次 级构 造 是 主 要 的 控 矿 构 造 。 区 内 出 露 长 度 1 4 0 0 m， 走 向 8 5 ～9 5 。 ， 倾 向 I 匕 或北 东， 倾 角 6 5 。 左右， 沿 走 向或 倾 向呈舒 缓坡 状 分布 特 征， 膨缩 、 分 技、 复 合现象 明显， 围岩 蚀变发 育。金矿体 主要 分布于该 断 裂带 的顶底 部 位， 区内 ⅣN，矿体 是规模最大的矿体， 呈不 规则脉状 、 透镜 状， 走 向 7 0 ～1 0 0 ， 倾 向北北 西或北北东， 倾角 6 8 。 左右， 矿体与 围岩基本 清晰 ； 下盘界面呈凹凸状起伏， 矿体平均厚度 为3 ． 3 4 m， 矿体 长 4 4 6 m， 平均 斜深 2 4 7 m， 水 文地质条件 简单 。矿 石类 型有黄 铁绢 英岩 型、 碎裂岩型， 多金属硫化物结构有显微鳞 片 花岗岩变品结构、 交代结构 、 碎裂结构 、 糜棱 结构。矿石构 造有 块状、 角砾状 、 裂 隙充填、 细咏浸染状构造 。 2 块段地 质及采矿方 法的选择 2 ． 1 地段地 质 及开 采技术条件 ⅣN 2矿体， 矿体 平均厚度为 2 ． 6 8 m， 其 中 3 6 0水平最厚时为 5 ． 3 6 m， 向上逐渐变薄， 至 4 0 0中段 已尖灭， 矿体倾 向北西 ， 倾角 6 7 。 ， 矿体为蚀变流纹质安 山岩 ， 强钾 化、 硅 化、 黄 铁矿化， 节理发育， 属 于中等稳 固岩 石， 上盘 围岩为安山岩 ， 似层状， 节理 较发育， 中等稳 固， 矿岩界线清 晰。下盘为蚀变流纹 质安 山 岩， 弱黄铁矿化， 节理发育， 中等稳 固， 矿岩界 线不清。块段地 质储 量为 1 4 1 5 0 t ， 平均地质 品位 为 5 ． 4 4 g ／ t 。金 属量 为 7 6 ． 9 8 k g 。 2 ． 2 采矿方 法的选择 根据块段 矿体 赋存 条件 和开 采技 术条 件 ， 研 究选择 了 几种 采 方法 进 行 可 行 性 和技 术性对 比， 最终选定“ 水泥卷金属锚杆支护浅 孔留矿” 采矿方法 。其适用条件是 1 矿体 倾角 5 5 。 ； 2 矿体厚度在 1 ～6 m之 间； 3 矿石中等稳 固以上 ， 上下盘 围岩 中等稳 同以 上 ； 4 矿体较规则 ， 特别是下盘应平整。 3 采矿 方法试验 3 ． 1 矿块构成 要素 矿块沿走向布置 ， 长 4 0 m， 高 4 0 m。其 中 采场 长 3 5 m， 间柱宽为 5 m， 底 柱高为 5 m， 顶 柱高为 3 m。采场漏斗 中心距 为 7 m， 漏斗井 规格为 1 ． 5 m1 ． 5 m， 侧翼天井规格均为2 ． 5 m1 ． 5 m 1 ． 8 m 长 宽 高 。 利用原有沿脉探矿坑道作为矿块的沿脉 出矿坑道 ， 在矿块 的两翼沿脉先掘行人 、 通风 天井， 并探 明矿体在倾 向上的变化情况 。天 井架设梯子平台， 梯子采用简钢梯， 上部用锚 杆固定在天井底板， 下部固定在平 台上。梯 子平台在垂 直高度上 每间隔 5 m 架设一个 。 在垂高上每隔 5 m掘联络道。天井距平巷底 5 m处掘进拉底巷道， 规格为 2 m2 m。矿块 采用底部漏斗放矿结构。 在沿脉 出矿 平巷 内间隔 5 m掘 进 斗川 I ． 规格为 1 ． 5 m1 ． 5 m， 然后 向上掘进漏 斗井 规格 1 ． 5 m1 ． 5 m ， 与拉底巷贯通 后。 然后 进行切割、 劈漏 。矿块底部结构施忡 I 完毕后， 维普资讯 矿 产保护与利用 2 0 0 2矩 安装木质 闸门． 即可组织向上进行 回采作业。 3 ． 3 矿块 的 回采 采用 YT一2 7气腿 式岩机凿水 平炮孔 ， 孔深 2 m． 炮孔抵抗线 0 ． 8 ～1 ． 0 m， 孔间距为 0 ． 7 ～0 ． 9 m． 呈水平布置， 以保证 出矿粒度5 m， 故采用拱顶。 爆 破 采 用 2号 岩石 炸 药 ， 人工 装药 ， 导爆 管引爆火雷管起爆。爆 破后进局部放矿 ， 每 次放 出爆 下矿石 的 1 ／ 3 ， 使采场 内工 作面底 板与顶板 始终保持 2 m 空间， 局部放 矿后检 查顶板和上 、 下盘围岩进行支护， 如局部构造 发育加大锚杆密度 ， 并对顶板进行支护。 3 ． 4 采场 的顶板 管理 浅孔留矿是国内黄金矿 山普遍采用的采 矿方法。 经验上 已经较 成熟。采场 的顶 底围 岩都是 比较稳 固的， 一般不需支护。而本矿 块的矿体为构造蚀变岩型， 围岩 为中等稳固 且节理较发育， 局部可能出现不稳固地段， 况 且 3 6 0水平矿体厚大， 为确保安全生产， 采场 支护就显得非常重要。 3 ． 4 ． 1 顶板 管理方 案 确定合理可行的顶板管理 方案， 须结合 具体的采矿方法及矿岩的赋存条件与稳固性 予以综合考虑 。据此 ， 前河金矿试验采场 顶 板采用锚杆护 顶， 预 留永 久矿柱 以维护 采场 稳定， 采后放顶处理空 区的综合顶板管 理方 案。具体来说 ， 即沿走向预 留低品位矿柱， 将 中段划分为若 干分段， 以缩 短矿房 沿倾斜方 向的长度 ； 分段内用锚杆护顶， 保护直接顶板 及上盘围岩． 以达到维护采场稳定的 目的。 3 ． 4 ． 2 采场 顶板 支护参数 的确 定 前河金矿矿体直接顶板蚀变安 山岩 ， f 6 ～8 ， 节理 发育， 试生产实践表明， 当采场沿 走向跨度≥8 ～1 0 m． 暴露面积≥8 0～9 0 m ， 暴露三天， 顶板即发生局部冒落， 说明对采场 顶板进行支护是非常必要 的。根据矿体顶板 岩层的赋存条件与力学性质， 试验采场顶板 选用锚杆支护。综合考虑锚 固力大小 、 安装 方便性 、 承载时效性 以及经济合理性 等因素， 最后选定水泥卷锚杆支护试验采场顶板。 1 锚 杆及水泥卷制作。锚杆 采用 1 8 螺纹钢 ， 中部为 8圆钢焊成 挡环， 锚杆长度 为1 ． 5 ～2 ． 0 m。护板用 5 mm钢板制成， 规格 为 2 0 02 0 0 mm， 中心钻 2 0 mm圆孔。水泥 卷 由纸袋缝制而成． 直径 D3 2 mm， 长度 L 2 0 0 mm， 装满锚杆水泥。 2 锚杆的安装。先按设计凿锚杆孔， 顶 板采用 Ys p 一4 5上向凿岩机凿岩， 上 下盘围 岩采用 YT一2 7凿岩机凿孔， 孔深 1 ． 5 ～2 ． 0 m。 锚杆网度视岩石结构情况而定， 一般 为 1 l m． 构造发育地段可适 当加密。用水将水 泥卷泡软 2 ～3 mi n 发生化学反应 用炮棍将 水泥卷放入孔底， 一般每孔放入 4 ～6个水泥 卷。然后， 将锚杆打入孔 中， 插到孔 底． 套 上 护板． 静置 4 ～5 mi n水泥初凝后上螺丝即可。 每个锚杆锚固力可达 5 ～8 t 。 3 ． 5 矿柱 回采及采空 区处理 3． 5． 1 顶柱 回 采 该试验 矿块 顶 柱 由于品 位在 1 ． 5～2 ． 0 g ／ t 之间， 已低于可采 边界 品位 ， 因此做 为 永久矿柱处理。并上 向掘 2 ～3个 充填小井 回采底柱及空区处理时用 。在回采高品位 顶柱时， 可随矿房一直回采至上中段水平． 然 后随矿房大量放 矿， 放至距 上 阶段 水平 4 ～ 5 m垂直高度时， 在矿面上铺设钢筋网及农膜 作为隔离层， 然后用胶结充填料进行充填， 从 而形成一个人工假 顶。同时预 留 3 ～4个 充 填井。 以备 回采底柱及处理空区时用。 3 ． 5 ． 2 问柱 回 采 在大量放矿时， 随着矿石面逐渐下降。 采 用抛掷爆破 自上而下崩落 间柱， 矿石从 采场 漏斗放 出。矿柱底部剩余 4 ～6 m 时． 停止 回 采。以后从下中段 随底柱一次回采完毕。 维普资讯 第 4期 王晓青 蚀变岩型金矿床采矿方法的比较与研究 1 3 3 ． 5 ． 3 底柱 回采及 空 区处理 采场大量放矿完毕后 ， 漏斗 内存有 部分 矿石， 从顶柱充填井用胶结充填料进行充填， 形成 2 ～3 m厚的充填体时， 上部用废石充填 空 区。在漏斗上部形成充填保护 层后， 从下 中段随采场一次 回采。 4 采矿方法 评价 用浅孔 留矿法开采蚀变型这类顶底板不 稳固的倾斜 中厚矿体 ， 国内外 尚无成熟 的方 法与经验。保持回采期间矿体顶板的稳定是 采矿方法实施的关键。通过对该矿的回采工 艺、 顶板管理的研究与实施， 采矿方法研究取 得成功 ， 它与下向胶结充填采矿法相比， 有其 独 特之 处 。 4 ． 1 技术经 济 比较 以一个矿块 为例， 浅孔 留矿法与下 向胶 结充填法所完成的主要技术经济指标和生产 费用对 比分别见表 1 、 表 2 ， 两种采矿方法成 本对 比见表 3 。 表 1 采矿技术经 济指标对比 指标名 称 if 悃 I矿 塞 充 增 I减 量- ff 表 2 采矿生产费 用比较 元 项 目名称 矿 下向胶结充 费用增减 量 填法 Ⅱ I一Ⅱ 回采直接总成本 3 3 9 8 4 3 ． 2 0 4 4 9 8 2 0 ． O 0 充填 总成 本4 5 2 4 2 ． 1 2 4 3 3 3 2 0 ． 9 8 废石选矿 费用2 2 2 9 7 5 ． 5 0 1 9 9 2 5 7 ． 8 5 损 失矿石现价7 1 3 1 1 5 ． 6 8 6 4 7 6 9 4 ． 5 5 合计 1 3 2 1 1 5 8 ． 3 0 1 7 3 0 0 8 3 ． 2 9 1 0 9 9 7 6． 8 0 38 8 0 7 8． 8 6 23 71 7． 65 65 4 21． 1 3 4 0 8 9 2 4． 9 9 表 3 回采成本比较 元／ t 类别 浅孑 L 留矿法 下 向胶结 充填法 成本增 减 4 ． 2 采矿方法突出优点 1 资源得 到综合 利用。由于下 向胶结 充填采矿法采矿直接成本高， 达 6 0 ． 0 7元／ t ， 采出品位 的盈亏点 为 4 ． 5 g ／ t ， 也就 是说 4 ． 5 g ／ t 以下大量低 品位矿石不 能回采。使用 浅 孔 留矿采矿方法后， 采矿直接成本为2 0 ． 3 1 元 ／ t ， 可 以 回采 占总储 量 3 0 ％的3 ． 0 ～4 ． 5 g ／ t 的低品位资源 ， 每年多回采矿石 3万余吨， 资 源得到合理利用。 2 采矿成本 降低。浅孔 留矿 法的采矿 直接成本与综合成本都 比胶结 充填 法低， 分 别低于 3 9 ． 7 6元／ t 、 2 6 ． 3 8元／ t ， 单 矿块节 约 成本 4 0余万元， 经济效益可观。 3 水泥卷锚杆支护是采矿保 障。水泥 卷锚杆支护是一种新 的支护技术 ， 能有效 地 控制采场顶板和上 、 下盘围岩的 冒落及滑帮， 增加了支护强度， 降低 了矿石贫化率， 作业人 员的安全得到 了保证， 具有广泛的使用价值 ， 为破碎带蚀变 岩型金矿床的采 矿研究， 提供 一 条新途径。 5 结语 浅孔 留法试验取 了可喜的成果 ， 降低 了 采矿成本 ， 提高了经济效益， 增大了矿 山出矿 能力 ， 降低了生产劳动强度， 提高 了劳动生产 率。尽管损失、 贫化率较高， 但因采矿成本的 降低 ， 有利于贫矿的开采 ， 从 目前的黄金矿山 生产形势来看， 不失为一种安全可靠 、 技术可 行、 经济和社会效益良好的采矿方法 ． 在前河 金矿和类似矿 山具有广阔的应用前景。 参考文献 [ 1 ]钟 义旆 ． 金属 矿 床开 采 [ M] ． 北 京 冶 金 工 业 出 版社． 1 9 9 0 ． [ 2 ] 编 辑委 员 会 ． 采矿 手 册 [ M] ． 北 京 冶金工业 出版社， 1 9 9 0 维普资讯