新疆某金矿残矿回收方案

王长新 邹艳平 张 明 赵武鹍

(1. 新疆鄯善县连木沁镇第一地质大队；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

新疆某金矿残矿回收方案

王长新1邹艳平1张 明1赵武鹍2,3,4

(1. 新疆鄯善县连木沁镇第一地质大队；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

在研究新疆某金矿老采空区残留矿体赋存状态和开采技术条件的基础上，结合该矿山的开采实际情况，提出了针对残留矿体的不同赋存状态和开采阶段采用不同的方法进行回采的方案，并对回采过程中的安全措施进行了探讨。结果表明：该开采方案不仅提高了残留矿体的回采率，而且有效控制了回采过程中的安全风险，获得了较好的经济效益。

残矿回收 浅孔留矿法 削壁充填法 回采率 安全风险

新疆某金矿始建于1992年，是一座生产能力为10万t/a的中小型金铜铅锌多金属地下矿山，矿体赋存状态相对稳定，均为急倾斜薄矿脉。该矿在开采初期仅对高品位单金矿体进行了开采，将大量铜铅锌多金属矿体和低品位金矿体全部丢弃，并将采下的矿石全部出空。经过20多a的开发利用，矿山1 050 m 一中段采空区遗留了数量可观的残留矿体未完全开采。为延长矿山服务年限，提高矿产资源综合利用率，有必要对该矿山一中段19#～24#的残留矿体进行回收。

1 残留矿体及采空区成因

采用浅孔留矿法开采时在采场顶底板和顶部残留了低品位单金矿体和铜铅锌多金属矿体。由于受矿石市场价格、选矿工艺等因素的影响，对矿种和矿石开采边界品位均有较高的要求，对金品位低于5 g/t 的矿体放弃开采，将开采出的矿石从采场内出空，形成了宽约1.8 m的采空区，采空区顶底板均残留约2.5 m厚的矿体以及顶部剩余10～40 m厚的矿体未开采。

跨中段开采时，在上中段采场顶部残留了多金属矿体。采用浅孔留矿法开采二中段19#～22#线采场时，采场顶柱部分矿体品位较高，且顶柱上方一中段对应矿体也未开采，为此，将对顶柱进行开采与1 050 m 一中段采通，之后从一中段继续上采，且未在一中段相应位置布置出矿穿脉和运输巷，出矿作业在二中段进行。随着开采高度的不断增高，采场顶板稳定性急剧下降，大大影响了矿石流动性和上部矿体的放矿管理，从而影响到采场的继续开采，最终在上采至70 m高度时停止开采，并将采场内的矿石出空，形成了一个跨中段的采空区，其中二中段采空区高约30 m，底部20 m已被垮落的围岩充填，一中段采空区高约20 m，且上部仍残留至少25 m 厚的矿体未开采。

金品位达到开采品位但厚度小于1.2 m的矿段未开采。由于以往仅开采金品位大于5 g/t的矿体，对于矿厚度较小的矿段，进行开采会增大贫化率、影响生产效率且成本较高，因而未进行开采，但施工完成了相关的采准工程和切割工程，使该类矿段形成了运输系统和上采自由面。通过相关探勘，该类矿段均为同时含有铜铅锌的多金属矿体，厚3.5～7 m。

2 矿山残留矿体的特点及回收难点

(1)安全保障性较差。由于矿体产状较陡(倾角约70°)，采空区暴露时间长、面积大、顶底板不稳定因素复杂多变，无法在采空区暴露面下或矿体底板上作业。

(2)矿石品位相对较低。目前矿山许多残留矿体的产生是由采富弃贫造成的，矿体平均金品位不足3 g/t，铅锌品位相对较高，但市场行情不容乐观，无法承受安全性较高的胶结充填采矿法的高额成本。

(3)采空区回填困难。由于矿山残留矿体分布于采空区的顶底板和顶部，且采空区长度长、体积较大，部分采空区仅靠顶底板剥落的残留矿石无法进行有效回填，增加了进一步回采上部残留矿体的难度。若先期对采空区进行回填或剥落部分围岩进行回填，势必造成矿石的大量损失或贫化，影响最终的残矿回收效果。

(4)不适宜采用残矿回收广泛使用的崩落采矿工艺。矿山1 050 m一中段矿体倾角约72°，厚4～8 m，顶板围岩和氧化层裂隙节理较发育，采用大规模崩落采矿工艺，极易造成采矿过程中矿石大量贫化和顶板大面积垮塌，对后续放矿管理影响极大。

3 开采技术方案及成果

3.1 开采技术方案

3.1.1 干式充填法

干式充填法适用于回填中段下部的采空区，且该类采空区内残留矿体不具备开采条件或开采价值。该方法可有效充填下部采空区，充填过程安全可控、操作简单、施工成本较低，有利于增强采空区顶板稳定性；但回填进采空区的矿石或废石难以从采场内放出，成为永久损失。

在残矿回收之前，可充分利用采场下盘原有的运输巷和出矿穿脉，在一中段采空区下盘每隔6 m(穿脉中对中距离)施工1个充填进路(后期作为出矿进路)通达采空区，通过该类穿脉将掘进或出矿产生的废石倒入下部采空区，直至采空区充填满，靠近顶板无法充填的部位，可在采空区底板围岩进行凿岩爆破，将围岩崩至顶板采空区处进行充填。矿山充分利用了干式充填法回填了二中段至一中段19#～22#线的采空区，为后续残留矿体的采矿和出矿提供了条件(图1)。

图1 干式充填法回填采空区工程布置

3.1.2 削壁充填法

削壁充填法适用于顶板或底板残留有矿体，且下盘有运输巷和出矿穿脉的采空区。该方法回采采空区顶底板残留矿体具有回采率高、安全保障程度高的优点，可有效充填采空区；但贫化率大，对于延走向和倾向变化大的矿体贫化率指标很难控制，矿石大块率较高，且大块矿石在采场空区内二次爆破极为困难，危险性较高，仅能在出矿口进行改炮。对于开采完整的急倾斜薄矿脉，该方法效率不高[1-3]。

在残矿回收的第一阶段可采用削壁充填法，首先在采空区下盘每隔约50 m施工1条人行通风天井和联络道，在空间上每隔5 m施工1层联络道，将天井和采空区贯通；然后在中段采空区下盘每隔6 m 施工1个出矿穿脉，将运输巷和采空区(自由面)贯通，根据穿脉和联络道揭露的矿体情况，通过穿脉将残留矿体全部剥开；最后沿剥开的自由面按自下而上的顺序分层进行上采，顶底板残留矿体作为作业面的安全护顶，矿石堆作为继续上采的作业平台，待每个分层顶底板残留矿体采净后方可继续上采，每次采下的残留矿石充填开孔，根据控顶距要求，在作业面高度不够时，可在出矿穿脉放出部分矿石。由于削壁采矿作业是在顶底板残留矿体下进行且邻近采空区，因此采场顶板管理显得尤为关键(图2)。

图2 削壁充填和相邻采场联动开采法工程布置

3.1.3 相邻采场联动开采法

在第一阶段运用削壁充填法的同时，也可采用联动开采法，该方法将相邻的2个采场合并成1个采场进行开采，并将采场间的矿壁采完，从而使2个采场内采下的矿石联成一体，利用暴力搬运和矿石的自然流动性，将采场一侧的矿石搬运至采空区或控顶距较高的位置，从而起到充填采空区和控制控顶距的目的。相对于单个采场开采而言，联动开采的采场长度较长，顶板暴露面积大，在开采过程中适用于中等稳固及以上的顶板，在采矿过程中应采用快采快出的措施，减少顶板垮塌造成的贫化(图2)。

3.1.4 浅孔留矿法

采空区下部顶底板残留矿体回收完毕、底部采空区全部充填完毕后，可采用浅孔留矿法回采采空区顶部仍残留的急倾斜薄矿脉。该方法具有贫化率低、现场作业简单、易操作管理的优点；但采空区邻边作业时危险性高，在控顶距过大的矿段无法作业或作业难度增加，危险性也随之大大提高。

在前期回填采空区和回采顶底板残留矿体的基础上，采场下部采空区已全部充填，控顶距和顶板得到了有效控制，形成了浅孔留矿法开采的有利条件。在第二阶段可利用该方法继续回收采场顶部的残留矿体。由于采场较长，随着开采高度的增加，顶板稳定性随之降低，采矿过程中应及时根据顶板情况适时留设矿柱或连续矿壁，防止顶板大面积垮塌(图3)。

3.2 成 果

(1)残矿回收共投入各类掘进工程376 m，采出矿石量6.2万t，项目千吨采掘比远低于矿山平均值。

图3 浅孔留矿法工程布置

(2)矿石综合损失率为10.1%，低于矿山平均损失率约3个百分点。

(3)采下矿石的综合品位：Au 3.76 g/t、Cu 0.47%、Pb+Zn 2.86%，经济效益显著。

4 安全保障措施

(1)及时组织地质测量工作。在回收残矿之前，遵循探采结合、探矿先行的原则，提前搜集、整理残采工作面的技术基础资料及相关的地质测量资料，了解作业面及周围工程地质情况，为制定残矿回收方案和开采作业提供依据。

(2)确定合理安全的施工组织方案。根据残矿采场开采的特殊性和安全经济性，组织相关技术人员研究制定回采施工组织方案，从安全和经济2个方面对回采方案进行可行性分析，并报上级生产技术和安全管理等部门会审，会审通过后方可遵照执行。

(3)组织作业人员安全培训及技术交底。对所有参与残矿回收工作的人员进行培训，要求参加培训的人员掌握各自岗位的安全技术操作规程及矿山作业制度，确保每位参与人员明确残矿回收施工的意图、技术要求及其他注意事项。

(4)组织施工作业面的安全检查和隐患治理工作。成立残矿回收专项安全检查小组，定期对残采工作面进行全面检查，重点围绕采场顶底板管理、顶底板残矿回收作业、采场人行通风管理、采空区回填、放矿管理等方面开展检查工作，防止发生顶板冒落、人员坠落、炮烟中毒、采场塌方等事故的发生，检查工作中若发现隐患，必须立即整改。

[1] 《采矿手册》编委会.采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，1994.

[2] 杨森林，徐 英，张红照.三道庄矿区单层采空区处理研究[J].现代矿业，2014(4)：75-78.

[3] 戴 睿，朱末琳.凹山采场西南帮残矿回收方案研究[J].现代矿业，2014(1)：142-144.

2015-08-07)

王长新(1985—)，男，助理工程师， 838204 新疆鄯善县连木沁镇。