1、多层破碎金矿上向水平分层充填法开采应用研究 张宝 刘涛 潘志鑫 王朗 李亚兵 长沙矿山研究院有限责任公司 甘肃中金黄金矿业有限责任公司 摘 要： 大店沟金矿多层破碎矿脉通过采矿方法技改, 采用上向水平分层全尾砂胶结充填法开采, 彻底解决了留矿法开采中采场损失贫化、采切比较大且安全条件差的难题, 现场工业试验取得了很好的技术经济指标和经济效益, 将损失率控制在 5%以下, 贫化率控制在 8%以下, 采切工程量减少 35%, 年新增产值 3559 万元, 年新增净利润额 2669 万元, 对类似破碎矿体有借鉴意义。关键词： 多层破碎矿脉; 上向水平分层充填法; 采矿成本; 作者简介：张宝 (198
2、5-) , 男, 宁夏西吉人, 工程师, 主要从事采矿工艺和岩石力学方面研究, Email:。收稿日期：2017-04-22Application Research on the Upward Horizontal Slice Stoping and Backfilling Mining Method for Multilayer Broken Veins in a Gold MineZHANG Bao LIU Tao PAN Zhixin WANG Lang LI Yabing Changsha Institute of Mining Research Co., Ltd; Gansu Zho
3、ngjin Gold Co., Ltd; Abstract： Through the technological reform of mining method, the upward horizontal slice stoping and backfilling mining method was used to exploit the multilayer broken veins in Dadiangou gold mine, which thoroughly solved many difficult problems caused by shrinkage stoping meth
4、od, such as large dilution rate, loss rate and mining-cut ratio as well as poor safety conditions.The field industrial test achieved good technical and economic indexes and economic benefits, including controlling the loss rate within 5% and the dilution rate under 8%, reducing cutting quantity by 3
5、5%, as well as improving the output value for 35.59 million RMB per year and the net income for 26.69 million RMB per year, which had a reference significance for similar ore.Keyword： Multilayer broken veins; Upward horizontal slice stoping and backfilling mining method; Mining cost; Received： 2017-
6、04-220 引言根据中金大店沟金矿的地质资料, 该矿 1700 主生产中段 1721 勘探线矿体有KT1、KT4、KT1-1 和 KT4-1, 多条矿脉大致平行呈群状分布, 矿体多呈似层状、透镜状。矿体一般产于韧性剪切蚀变带中部, 断层发育较多, 矿岩界限不清。矿体及上下盘层理发育, 较破碎, 为不稳固中等稳固岩体。矿体倾角 7890, 厚度 1.904.33m, 属多层急倾斜薄-中厚矿体。矿体围岩结构较致密, 硬度较大。矿体体重 2.81t/m, 松散系数 1.52, 总矿量 58192t, 平均品位3.02g/t, 金属量 175.79kg, 加权平均厚度 3.21m。矿岩不结块, 不自
7、燃。矿床水文地质条件简单。针对大店沟金矿开采技术条件差、损失贫化大、采切比高、采场作业安全条件差的难题, 进行了采矿方法方案论证研究, 该矿多层薄至中厚矿体确定采用“上向水平分层胶结充填采矿法”开采。1 上向水平分层充填法工业试验1.1 上向水平分层充填法试验盘区总体布置按上向水平分层充填法回采技术特点, 矿体沿走向每隔 80 m 划分为一个回采盘区, 盘区内每条矿脉可作为一个采场, 多个采场同时开采。每个回采采场长度80m, 宽度为矿体厚度, 采场之间不留间柱, 留 2.53m 安全顶柱和 5m 底柱。因此, 按矿体划分为多个采场, 如:1700-1-17-21 采场、1700-4-17-2
8、1 采场。首先自穿脉施工人行通风天井和溜矿井。在 17 线、19 线每条穿脉施工探采结合工程人行通风天井和联络道。其中, 垂直高度上每隔 57 m 施工一条, 穿至矿体上盘边界, 其前期进行探矿, 后期可作为人行、通风、材料、充填料管道的通道用。溜矿井布置在 19 线穿脉巷, 施工至拉底水平, 随着回采作业的向上发展顺路架设钢溜井。拉底平巷自拉底水平沿矿脉下盘施工, 掘进副产矿用电耙耙至 19 线穿脉边上的溜矿井。拉底巷施工完成便开始回采首采分层拉底层。开采设计详见图 1。1.2 上向水平分层充填法试验盘区回采采场从拉底水平开始自下而上分层回采, 分层充填, 即采一充一。为避免采场之间的相互影
9、响和制约, 提高生产效率, 盘区内采场之间回采和充填尽量交替作业, 便可保证每班至少有 1 个采场处于出矿工序, 如盘区内划分两个采场:1-17-21 采场、4-17-21 采场。若盘区内矿脉数量不足, 不能实现盘区内回采和充填交替作业, 盘区之间应尽量交替作业。(1) 凿岩爆破。凿岩前, 地质技术人员现场取样, 并划定落矿边界。落矿高度2.0m, 控顶高度 4.0m。凿岩效率 50 m/台班, 回采总炸药单耗 0.45kg/t。凿岩时即可采用上向炮孔挑顶落矿, 也可采用水平孔压顶落矿。(2) 顶板支护。试验区域矿体局部比较厚, 且层理、构造发育, 在出矿过程中应不断处理顶板浮石, 并向矿堆洒
10、水降尘, 安全起见要进行锚网支护。图 1 上向水平分层充填采矿法试验盘区开采设计 下载原图(3) 出矿。出矿前, 将电耙固定在顺路溜矿井另一侧, 采用电耙前进式出矿。大块矿石在采场内通过二次爆破或大锤砸碎后铲出。在溜矿井上口设置格筛, 筛网孔 250mm250 mm。格筛上的大块矿石通过爆破或大锤砸碎后由电耙耙入顺路溜矿井内, 在 1700m 中段 19 线穿脉装入矿车并由电机车倒入主溜矿井。(4) 采场通风。通风路线:中段运输巷19 线人行通风井19 线采场联络道采场17 线、21 线采场联络道17 线、21 线充填通风天井上中段回风巷。1.3 上向水平分层充填法试验盘区充填充填站位于矿山
11、1650 m 中段平硐口的地表。充填料浆由泵压输送经 1650 m 中段平硐、17 线天井至 1700 中段试验采场底部水平, 然后接分支塑料软管, 由19 线充填通风井输送至试验采场内, 进行采场充填。充填前, 将电耙等设备吊起, 构筑充填挡墙并布设滤水管和导水管, 其高度均大于充填高度。考虑到该金矿采用上向水平分层充填法开采薄至中厚矿体, 暴露面积有限, 充填体暴露高度不大, 对充填体强度要求不高, 据此采用各种充填体强度计算方法计算充填体强度, 计算结果见表 1。因此, 充填体强度完全可以取 0.310.55 MPa, 便可满足开采工艺要求。(1) 拉底层充填体强度:考虑到试验区域地应力
12、一般只存在岩体自重应力, 最终假底下部矿体开采后假底的受力状态主要是假底上部的充填体自重所决定, 设计 23 MPa 的充填体强度可满足安全要求。采用分级砂胶结充填, 在灰砂比为16 时, 充填体最终强度为 2.45 MPa;采用全砂胶结充填, 在灰砂比为 14 时, 充填体最终强度为 2.41MPa。表 1 各计算方法充填体强度值 下载原表 (2) 其余分层充填体强度:保留 2.02.5 m 高继续回采空间, 先用低灰砂比 (灰砂比 120115, 保持充填料浆有良好流动性) 充填料浆胶结充填或非胶结充填 1.5m。为控制电耙出矿时耙入充填体造成贫化, 需用较高灰砂比 (灰砂比11018,
13、7d 强度 0.40.6 MPa) 的胶结充填浇面。待充填体养护 27d 后进入下一分层的采矿、出矿、充填作业。综上所示, 获得上向水平分层充填法盘区作业循环图, 如图 2 所示。2 上向水平分层充填法经济效益2.1 试验盘区主要技术经济指标分析为了评判上向水平分层充填法技术经济优势, 获得采矿方法技改的效果, 需要与矿山现有浅孔留矿采矿法进行对比, 如表 2 所示。采矿方法技改后, 彻底解决了现有采矿法损失贫化大和采切比高的难题。但由于增加了充填工艺, 降低了采场的生产能力, 需要增加采场数量。2.2 试验盘区开采直接成本分析根据现场试验将盘区采场掘、采、充直接成本进行计算, 包括采准摊销、
14、落矿、电耙出矿、充填等费用, 计算至将矿石运至选厂为止, 得到上向水平分层充填法直接成本为 90.38 元/t, 现有浅孔留矿法开采时直接成本为 74.84 元/t。图 2 上向水平分层充填法试验盘区作业循环 下载原图表 2 试验盘区主要技术经济指标对比 下载原表 2.3 试验盘区经济效益分析大店沟金矿采矿方法技改试验盘区经济效益对比分析见表 3。从表 3 可以发现, 采矿方法技改完成后, 试验盘区新增净产值 593.26 万元, 新增净利润额为444.94 万元, 效果非常成功。按矿山 6 个生产盘区便可满足供矿需求, 预计全矿采矿方法技改后, 全部采用上向水平分层充填法开采, 年新增净产值
15、3559.56 万元, 年新增净利润额 2669.67 万元。表 3 试验盘区经济效益 下载原表 3 结论(1) 大店沟金矿通过采矿方法技改, 采用上向水平分层全尾砂胶结充填法开采多层破碎矿脉, 彻底解决了浅孔留矿法开采中采场损失贫化、采切比较大且安全条件差的难题, 现场工业试验取得了很好的技术经济指标和经济效益, 将损失率控制在 5%以下, 贫化率控制在 8%以下, 采切工程量减少 35%, 年新增产值3559.56 万元, 年增净利润额 2669.67 万元, 对类似破碎矿体开采很有借鉴意义。(2) 大店沟金矿采矿方法技改结果证明, 对于贵重金属矿床, 采用损失贫化最小的充填法开采, 可获
16、得最佳开采经济效益。参考文献1董群柱, 张宝, 等.大店沟金矿多层中厚矿体采矿方法方案论证研究J.矿业研究与开发, 2016, 36 (4) :1-4. 2胡倩, 叶义成, 等.安全阶段高度对多层矿床采矿方法选择的影响分析J.矿业研究与开发, 2015, 35 (01) :1-5. 3胡倩, 叶义成, 等.多层矿床地下开采安全开采阶段高度研究J.矿业研究与开发, 2014, 34 (06) :9-13. 4危流永, 张宝, 等.珊瑚钨矿急倾斜极薄矿脉群联合开采方案优选J.采矿技术, 2014, 14 (4) :1-4. 5韩志型, 王宁.急倾斜厚矿体无间柱上向水平分层充填法采场结构参数的研究J.岩石力学, 2007, 28 (2) :367-370. 6孟祥凯, 周罗中, 刘涛, 等.多层复合矿体的两步中深孔联合采矿试验研究J.采矿技术, 2012, 12 (03) :5-6, 46. 7杨殿.地下矿山设计原理M.长沙:中南工业大学出版社, 1995. 8袁世伦, 成华雄.工程经济原理在采矿方法选择中的应用J.黄金, 2005, 11 (26) :25-27.
