赤峰国维矿多空区复杂条件下残矿资源回采技术研究

王湖鑫，陈 何，吴志安，孙忠铭，刘建东

(1.北京矿冶研究总院，北京 100070, 2.赤峰国维矿，内蒙古 赤峰 024039)

1 残矿资源回收技术现状

残矿资源的回收，作为正常开采的补充，也是对延长矿山的服务年限、提高矿山经济效益的一种有效手段。残矿具有矿量少、分布零散、赋存情况复杂、回采安全性差等特点。目前，除了常规的回采方法回收残矿资源外，还有对散体残矿注浆构造“矿房”回采，采用束状阶段深孔对多分段矿柱群残矿整体崩落、溶浸等方法[1]。

2 项目背景

赤峰国维矿原属民企矿山，由于技术应用不合理和设备条件的限制，采用浅孔留矿法生产，中段高40m，只能回采15～16m，每个中段都有20m左右的剩余高度没有采下来。目前，采矿深度到第4中段，垂直深度160m。在铜陵有色公司接手后，为了维持生产系统的正常运转，在加快技术系统的改造同时，仍不得不暂时沿用该矿原有的采矿方案，对于大量遗留半截采场的进一步回采是一个难题。

部分空区上面，地表已经出现裂缝和局部塌陷，造成了很大的安全隐患，急需处理。

3 矿岩特性与开采技术条件

Ⅱ号矿体分布在Ⅰ号矿体北西侧，地表控制长度300m，呈弯曲脉状，倾向北西，倾角70°。地表出露宽度不等，矿体较连续，且延深较大。沿走向和倾向组份变化较大。

矿体围岩为混合花岗岩、正长斑岩及少量的白云母花岗岩，岩石比较坚硬。但由于岩石裂隙比较发育，降低了岩石原有的力学性质。其风化裂隙发育深度13.80～57.89m，此带内岩石多裂隙成块状到碎片状。断层带宽多在0.15～0.35m，由于断层带内多有泥质存在，属软弱夹层，常见一些大的裂隙亦夹有厚1～2mm的泥和碎屑物质。断裂及裂隙有的往往又是储水空间，增加了岩石滑动的因素。所以，断裂和裂隙发育的地段，其稳固性比较差。

从矿区内坑道观察，裂隙及裂隙交叉部位，当出现临空面，易沿其倾向坑道内的结构面滑下。矿体围岩由古老变质岩和岩浆岩组成，以块状结构为主，除风化裂隙带岩石比较破碎以外，原生带岩石还是比较完整的，一般稳固性比较好。

1中段即850m水平以上，包括采场底柱、间柱和采场上部20m高半截采场，由于其稳定性极差，已无法布置工程回采矿柱和进行空区处理作业。

4 回采方案

4.1 方案选择的基本原则

在剩余矿石资源回收技术方案的选择上，确保作业安全是技术方案合理性的前提。回采对象主要是一系列不同高度的半截采场和不同形态的矿柱，矿石品位较低，尽可能回收资源，以效率和生产能力为企业创造可盈利条件。在生产探矿工作还没有获得外围和深部确切资源信息之前，应以现有工程设施为基础，进行适度技术改造，节省投资，安全高效的回采矿石资源。

4.2 方案的确定

针对该矿的开采现状及剩余矿石资源的回收技术条件，经研究分析，选择了束状孔强制崩落[2,3]与诱导自然崩落[4]结合的采矿技术，即对于2中段的半截采场和矿柱采用束状深孔一次性崩落，进而由于矿柱系统支撑作用的解除，诱导裂隙发育破坏严重的1中段半截采场和矿柱的全面积自然崩落，贯通地表释放地应力。

由于850m水平以上无法布置工程，在840m水平布置凿岩巷道，通过斜坡道与850m水平已有工程联通。

图1 凿岩采准及炮孔布置图

起爆顺序：先起爆16#、20#、21#束孔，贯通空区，再以此为自由面侧向崩落其它束孔，总体顺序为从东到西。

采场采用非电雷管起爆系统，共分18段起爆，最大单段药量3t，为距离斜井较远的17段。非电雷管116发，导爆索8200m。爆破控矿量5.2万t，总药量19t，炸药单耗0.36kg/t。

图2 采场剖面图

图3 采场起爆顺序

5 爆破有害作用控制与灾害预防

为防止空气冲击波的危害，在关键位置建立了3道阻波墙。为了保护临近的斜井，降低采场东边孔的同段起爆药量，每一段只起爆一束炮孔。

6 爆破工程实施与效果

2010年4月，成功实施了试验采场的爆破，崩落矿量5.2万t。经检查，爆破区域完全崩落，块度适中，崩落空区贯通至地表，对临近的斜井没有产生破坏作用。空区贯通到地表，地应力得到释放。达到了回收资源与处理地压隐患的目的，取得预期的效果。

7 结论

残矿资源由于其赋存条件的复杂性，应在安全的前提下，采用大规模高效回采方案，在尽可能短的工期内对矿石进行回收，以减少回采过程中对残矿的扰动，避免使残矿赋存条件进一步恶化而不能回收。

[1] 王湖鑫，陈何，孙忠铭. 地下残矿回收方法研究[J]. 矿冶，2008，17(2)：24-26.

[2] 孙忠铭，陈 何，王湖鑫. 束状孔等效直径当量球形药包大量落矿采矿技术[C]. 采矿科学技术前沿论坛论文集,2006,11:4-6.

[3] 孙忠铭，张友宝，陈何，等.铜坑矿火区下不规则矿柱群集柬孔大参数整体崩落[J].有色金属(矿山部分)，2007，59(4)：5—8.

[4] 张世超，周科平，胡建华，等. 顶板诱导崩落技术及其在大厂铜坑92号矿体的应用[J]. 中南大学学报(自然科学版),2008,39(3):429-434.