福建连城锰矿庙前矿区4号矿段浅孔留矿法开采矿石二次贫化的控制

2010-02-13马东辉

中国锰业 2010年1期

马东辉

(福建省连城锰矿,福建连城 366215)

福建连城锰矿庙前矿区4号矿体深部探明有铅锌锰矿石,为了充分回收资源,增加企业效益,2001年矿山开始对4号矿体深部进行地下开采,由于矿体较小,采用浅孔留矿法采矿,但浅孔留矿法存在矿石二次贫化比较严重的问题。分析浅孔留矿法矿石二次贫化原因,提出了相应的控制措施,使矿石二次贫化得到了有效控制。

1 4号矿段地质、矿体情况

1.1 矿井地层及构造

区内出露地层有泥盆系上统天瓦岽组(D3t)、泥盆系上统桃子坑组(D3tz)、石炭系下统林地组(C1l)、石炭系上统船山组(C3c)、第四系(Q)。

1)泥盆系上统天瓦岽组(D3t)：分布于本区南部,岩性为浅灰色石英砂砾岩、石英砂岩夹粉砂岩。

2)泥盆系上统桃子坑组(D3tz)：分布于本区南部,分为上、下2个岩性段。下段(D3tz1)：岩性为白色厚层石英砾岩、石英砂(砾)岩,夹紫红色粉砂岩、泥岩；上段(D3tz2)：岩性为灰白色中细粒石英砂岩、紫红色粉砂岩夹石英砾岩。该组地层在区内呈北北西向展布 ,倾向西 ,倾角 20(°)～37(°),地层总厚度大于300 m,与下伏地层呈整合接触。

3)石炭系下统林地组(C1l)：分为2个岩性段,本区出露仅下段,岩性为白色石英砾岩,石英砂岩夹紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩。地层总体呈北北东—北北西向展布 ,倾向北西西 ,倾角 10(°)～36(°)。该层地层总体厚度大于200 m,与下伏地层呈假整合接触。

4)石炭系上统船山组(C3c)：区内仅面部出现,岩性为灰白、浅白色白云岩、白云质灰岩。为本区主要的赋矿层位。

5)四系(Q)：为坡积、冲洪积层,由未成岩粘土、砂及砾(卵)石组成。

1.2 矿体赋存状况

庙前矿区4号矿段赋存于上石炭统船山组地层中,呈层状产出,其上、下盘岩石为石英砂岩、泥岩、角砾岩、石英岩、灰岩等。在氧化带内、岩石较松散破碎,氧化带以下为原生带,岩石致密坚硬。围岩蚀变较强,主要硅化及碳酸盐化。矿体中夹石不多,其夹石主要是碎屑岩类及少量角砾状灰岩。

矿体分布于北东向构造破碎带中,受构造控制明显。矿体走向长25～30 m,视厚度平均24.72 m,倾向延深长大于250 m,矿体向SE倾伏,倾伏角50(°),呈圆筒状。矿体上、下盘岩石为石英砂岩、泥岩、角砾岩、石英岩、灰岩等。矿体品位：铅3.98％、锌6.10％、锰32.30％。矿体本身及底板岩石致密坚硬,稳固性能好,顶板围岩有1层氧化带岩层,比较破碎。

2 存在的问题和采取的措施

2.1 采矿方法存在的问题[1]

根据上述矿岩的物理性质、矿体的品位、赋存特点及本矿小型矿山的浅孔凿岩装备水平,矿山选用生产工艺简单、管理方便、采矿成本低的浅孔留矿法回采,普通漏斗自重出矿。应用浅孔留矿法回采,由于其特殊的开采地质条件和回采工艺过程,存在矿石二次贫化的问题,尤其是围岩不够稳固的矿房,二次贫化更为严重。据4号矿体零星铅锌矿应用浅孔留矿法开采的几年资料统计,采场的矿石二次贫化平均在10％左右,部分采场达15％,甚至更高,其中325中段采场出矿后期因大量围岩混入,出矿品位急剧下降,且当时矿石的经济价值又不是很高,最后被逼停止出矿,至使该中段矿石有800多t矿石由于贫化而损失。因此,矿石的二次贫化不但降低了矿石的质量,造成资源的损失,同时,围岩的大量崩落也给矿柱的回采和地压管理增加了难度。所以,研究和控制矿石二次贫化,是综合回收利用资源的有效保证。

2.2 影响留矿法矿石二次贫化的原因[2]

长期以来,人们普遍认为采用浅孔留矿法回采矿石采场内暂留的矿石对两壁围岩起支撑作用,可以防止回采过程中两壁围岩的崩落,因而把它作为地压管理的一种手段。但是,大量的生产实践证明情况并非如此。由于回采过程中周期性的局部放矿,矿石频繁移动,特别是上盘围岩,由于矿石的流动性更大,围岩和矿石之间经常处于时紧时松的分离状态,加上因矿石的移动而施加给围岩的下向摩擦力,加速了上盘围岩崩落的可能及速度。围岩崩落并非在采场空场后才开始,而是伴随着整个回采及出矿过程。可见围岩的崩落,是浅孔留矿法矿石二次贫化的最主要原因。矿石二次贫化的另一个原因就是高品位的矿石流失。一些矿体倾角较缓的采场,单靠矿石自溜很难把矿石全部放出来,相当一部份矿石堆积于下盘围岩上。对某些采场因矿体形态变化较大而形成的台阶状下盘,存留矿石更严重。一些采场底部结构布置不尽合理或施工中没有达到设计要求,也会造成矿石损失。而且这部分残留矿石的品位都比较高。曾对几个采场的残矿进行取样化验,发现这些残矿的品位都比原采场矿石品位高3％～4％,假如这些残矿损失率为5％,则因这些残矿的损失而造成的二次贫化达11％～15％,可见其影响程度。

2.3 留矿法矿石二次贫化的控制

针对矿石二次贫化产生的主要原因,我们主要采取了以下几种方法来降低矿石的二次贫化：

1)优化爆破参数,减轻围岩的破坏。连城锰矿在应用浅孔留矿法回采中,经过几年的实践探索,逐步形成了毫秒差导爆管微差控制爆破技术,通过调整炮孔的起爆顺序及装药量大小,降低了爆破时对两壁的震动,有效地保持了围岩的整体性,减少矿石二次贫化；另一方面,在爆破作业时,在靠近临界贫矿的地方,把钻孔往矿体内移动,不回采临界贫矿,这样,围岩再次崩落时,混入的就是贫矿,而不是岩石,这样也降低了矿石的二次贫化率。

2)锚杆加固围岩。对上盘围岩用锚秆进行加固,以保持其整体性和稳定性,在一些比较破碎的地段加钢丝护网甚至水泥喷浆。其主要做法是根据现场观察到的危岩情况,用锚杆进行加固,锚秆长度要求穿透危岩进入基岩30～40 cm,锚杆的密度视危岩的情况而定,一般采用1.0 m×(1.0～1.5)m的网度。

3)回采其间固定漏斗出矿。浅孔留矿法预留矿堆不能作为支撑围岩的一种手段,关键的因素就是回采过程中周期性的频繁放矿,围岩处于反复的摩擦及无支撑状态,加速了固岩的崩落。如果有一种能减少矿石移动的频率及次数的办法,即可达到用预留矿堆来支撑围岩的目的。在总结几年实践、经验的基础上,采用在采场回采过程中固定漏斗出矿的办法。该办法的要点是选定一个处于围岩相对稳定及位置适中的漏斗作为上采过程中的固定出矿漏斗,其余漏斗则闲置不动,待回采结束后大量出矿时使用。由于该办法使采场在回采过程中大部分矿石处于稳定状态,它的作用可类似于干式充填法中的充填料的作用一样,对围岩起支撑作用,防止围岩早期混入,待回采结束后再通过各漏斗的快速平衡出矿,从而降低矿石的二次贫化。