峪耳崖金矿残矿资源回收技术研究与实践

李印洪

（1.湖南有色冶金劳动保护研究院，长沙410014；2.非煤矿山通风防尘湖南省重点实验室，长沙410014）

峪耳崖金矿残矿资源回收技术研究与实践

李印洪1，2

（1.湖南有色冶金劳动保护研究院，长沙410014；2.非煤矿山通风防尘湖南省重点实验室，长沙410014）

为解决峪耳崖金矿资源短缺问题，进行了矿山残矿资源回收技术的研究。以该矿盲21号脉残矿资源中的削壁充填料开采为工程背景，通过空区调查和稳定性分析，得出残矿资源回收的技术参数，利用井下充填系统泵送碎石混凝土充填料形成人工连续矿柱。实践证明，该技术可以安全、高效、经济地回收盲21号脉残矿资源。

残矿资源；充填料；空区稳定性；人工连续矿柱

国内矿山开采历史悠久，而且矿脉多数采用空场法开采，在浅部遗留大量残矿资源［1］。随着浅部资源消耗，保有储量减少，在当前国家提倡资源节约与综合利用的新形势下，特别是在深部资源勘查和开发存在一些困难，而且过去开采遗留的残矿品位相对较高，经济技术条件合理的情况下，这些浅部残矿资源的回收利用更显优势［2］，是弥补矿山资源不足，延长矿山服务年限，提高经济效益的重要途径之一。

河北峪耳崖金矿是中国黄金集团下属矿山，为百年矿山。建矿以来，共出矿石200多万t，主要开采45m标高以上的矿体。峪耳崖金矿年生产任务为黄金量1t，而目前开采的45m标高以下中段所探明的矿脉为极薄矿脉，厚度大部分在0.1m，平均出矿品位仅3g/t，故生产压力非常大。而峪耳崖金矿的盲21号脉等主要开采矿体现已开采完毕，采用空场法开采留下一些品位极高的顶、底、点柱，空场底板未出干净的残留矿石矿粉，削壁充填法留下大量含一定品位的充填细料及分段顶底柱，品位较好，存量也较大。通过对其开采条件进行研究分析，提出了有效的开采方法，以弥补矿山深部开采产量的不足，提高经济效益。

1 残矿资源概况

1.1 盲21号脉开采技术条件

盲21号脉是一条黄铁矿石英脉型矿体。脉长600m，延深大于200m。矿体产状较稳定，矿体倾角从上到下逐渐变缓，上部倾角35°～55°，下部倾角17°～21°；厚度从上到下逐渐变薄，最厚达1.7m，平均厚度0.25m。品位在0.15～500g/t变化，平均品位100g/t；矿体分支复合现象明显，并在次级构造中有同程度的矿化。

矿石类型为黄铁矿石英脉型。含矿构造常有闪长脉岩出现，并有黄铁矿化，为盲21号矿体主要找矿标志。矿体受后期多期次的断裂构造影响，有不同程度的错动，并使局部破碎带发育。矿体围岩以花岗岩、灰岩为主。

1.2 盲21号脉遗留残矿情况分析

盲21号脉使用的采矿法有空场采矿法、削壁充填采矿法，比例为1︰1。

峪耳崖金矿盲21号脉残矿资源主要有四种类型［3］，分析如下：

1）点柱：存在于使用全面法回采的空区中，在245m水平以下广泛分布，是目前盲21号脉空区的主要维护方式之一。

2）顶底柱：主要指原生矿柱，主要分布在245 m水平以下。245m水平以上使用削壁充填法回采的矿房多采用人工假底的形式，无回采价值。顶底柱是维持各中段、分段巷道的主要方式。

3）削壁充填料：盲21号脉产于花岗岩体与灰岩接触带附近的断裂构造带中，接触带靠近矿脉处有品位富集，因此，削壁充填料中有一定的金品位，其品位为5～10g/t。

4）采场未放出的矿石（粉）：全面法回采的矿房当中，受电耙出矿的制约，部分矿石及富矿粉未能放出。

在残矿资源回采中，矿柱的回采最为普遍，而削壁充填料开采最为特殊，以峪耳崖金矿盲21号脉削壁采矿法充填的低品位矿石的开采为例来研究分析残矿资源的回收利用。

2 残矿开采稳定性分析

2.1 残矿区域稳定性调查

盲21号脉生产中主要以连续开采为主，大面积采空区相连通，空区规模较大，部分采空区因治理工作的滞后，已发生垮塌［4］。

盲21号脉最大埋深约为500m，地压较大，以往的生产过程中曾有局部岩爆的发生。目前，采空区内的地压显现较为明显，主要体现在：1）局部塌陷，盲21号脉开采范围已有五处较大规模的塌陷区；2）顶板下沉较为严重，且正在进一步发展；3）空区内矿柱有不同程度的破坏，矿柱的破坏主要有两种形式——单斜面剪切破坏和拉伸破坏。

2.2 空区稳定性分析

为了得出削壁充填体内开采时采场的尺寸参数，采用FLAC3D快速拉格朗日法分析软件来模拟分析开采空区稳定性［5］。简化采场参数，选择建模的采场示意图如下，首先矿山当前的采场宽度为10 m，在此宽度基础上，分别选取为7、8、9、10和11m五种参数作为采场宽度进行模拟分析，在这些参数范围内，经模拟可知，当矿柱宽度为4m时，空区破坏不是矿柱破坏所致，这在后续的模拟过程中也得到了验证，故取矿柱宽度为4m。

以矿柱宽度为4m，采场宽度为7、8、9、10和11 m，分别进行模拟。结果显示采场中有两处拉应力集中，分别为采场顶板中间位置和矿柱与下盘围岩连接处。当采场宽度为10m和11m时顶板最大拉应力超过岩体抗拉强度，顶板出现破坏区，顶板处于不稳固状态；而采场宽度为7、8、9m时，最大拉应力未超过岩体抗拉强度，位移量在安全范围内。从安全和开采的两个角度综合考虑，选择采场宽度为8m，人工矿柱为4m时为最优［6］。

图1 采场建模示意图（沿矿体走向剖面图）Fig.1 The schematic diagram of stope model（the section along orebody）

图2d＝4m、L＝8m时的位移等值线图Fig.2 The displacement contour map ofd＝4m，L＝8m

2.3 采空区充填料回收设计

2.3.1 采场参数及人工连续矿柱

峪耳崖金矿建立了井下移动式泵送充填系统，可以将井下废石破碎后充填到采场。根据现场实际情况和模拟结果，为保证安全回采，选择人工连续矿柱宽度为4m，采场宽度为8m，人工连续矿柱长度为采场斜长。人工连续矿柱在采场中的布置见图3，人工连续矿柱剖面图见图4、5。

图3 人工连续矿柱在采场中布置图Fig.3 Artificial continuous pillar layout in the stope

图4 人工连续矿柱剖面图AFig.4 The section A of artificial continuous pillar

图5 人工连续矿柱截面图BFig.5 The section B of artificial continuous pillar

2.3.2 采场回采

盲21号脉削壁充填法采场内低品位矿石，经过几十年的复杂井下环境（如热、湿等）的放置，长期的氧化、风化和挤压作用使得充填的低品位矿石板结和结块，这些采场早已开采完毕，已做封堵处理，采场和巷道变形或垮塌严重［7］。在此情况下，要恢复生产，须先恢复沿脉巷道，在恢复沿脉巷道时，要注意观察巷道和采场的变化情况，安装巷道收敛测量仪和声发射仪，并观测记录，做好安全工作［8-9］。

整体由下至上回采，中段内的回采顺序是先回采中央的低品位矿石，再从中央向两端前进式进行回采；由于采场受到一定的破坏，目前处于次生稳定状态，中段回采时注意应先回采未接顶处低品位矿石，避免造成采场顶板的垮塌［10］。

在回采开始之间，在盲21号脉中间开通一条主通道，此通道作为充填管路的主管路，并作为人行通道、通风巷道、材料运输巷道，在整个回采充填过程中，必须保证主通道的畅通和安全。在主通道的回采过程中，必须进行支护，并安装钢弦压力盒对顶板压力进行检测。主通道从148中段贯穿至330中段，在实际生产过程中，主通道必须提前回采中段至少一个中段的高度。

3 总结

我国有色金属矿的赋存特点是小矿多、大矿少，上部品位高，下部品位低。而20世纪50～90年代多使用空场采矿法开采，遗留下大量的空区矿柱和充填料（低品位矿）支撑地压。随着社会经济的发展进步，人工混凝土支柱的性能、材料、成本已能满足矿山回收矿柱的需求，因此，人工混凝土支柱支撑空区地压，大量回收矿柱及空区残留资源，技术上可行，安全上有保证，在处理遗留空区的同时，还能获得一定的经济效益，具有广泛的推广价值。

［1］龙 涛，余 斌.铜矿山残矿资源化回收利用的研究［J］.矿冶，2007，16（4）：8-9，35.

［2］谷新建，周德卿，陈泽吕，等.老窿残矿回收技术的研究［J］.采矿技术，2005，5（4）：20-21，53.

［3］方胜勇，姚根保.凤凰山铜矿残矿资源回收的实践［J］.岳阳师范学院学报，2000，13（2）：40-43.

［4］刘伟强.峪耳崖金矿盲21＃脉采空区隐患资源回采技术研究［J］.湖南有色金属，2014（2）：1-4，60.

［5］马雄忠，王文杰，马生徽.佛子矿间柱回收与空区稳定性数值模拟［J］.金属矿山，2014（2）：22-25.

［6］黄 敏.铜绿山矿充填体下残矿回采关键参数数值模拟优化研究［D］.长沙：中南大学，2012.

［7］罗怀长.茶山矿削壁充填采矿法采场充填体回收技术研究［J］.采矿技术，2009，9（6）：3-4，65.

［8］刘用章，郝中秋.湘西金矿残矿回收措施的研究［J］.金属材料与冶金工程，1994（4）：28-31，38.

［9］孙立仁.残矿回收管理办法浅议［J］.金属材料与冶金工程，1996（4）：49-51，61.

［10］杨红军.缓薄矿体残采工艺研究［J］.现代矿业，2010（11）：69-70.

Study and practice on stoping technology of residual resources in Yuerya Gold Mine

LI Yinhong1，2
（1.Hunan Labour Protection Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410014，China；2.Key Laboratory of Non-Coal Mine Ventilation and Dust Prevention of Hunan Province，Changsha 410014，China）

In order to solve the resources shortage problem of Yuerya Gold Mine，study of recycling residual resources is started.The mining cutting walls filling about residual resources of the 21st blind ore vein in Yuerya Gold Mine，is conducted a project background，through goaf investigation and stability analysis，it is concluded that the residual resources recycling technology parameters，and pumping concrete using underground filling system form artificial continuous pillar，it has proved that it can be safe，efficient and economic to recovery residual resources of the 21st blind ore vein in practice.

residual resources；filling material；goaf stability；artificial continuous pillar

TD863

Α

1671-4172（2015）03-0023-03

李印洪（1975-），男，工程师，采矿工程专业，主要从事矿山安全和矿井通风技术的研究。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.03.006