借助充填体回收采空区顶底柱的方法

施东风

(浙江省遂昌金矿有限公司，浙江 遂昌 323304)

借助充填体回收采空区顶底柱的方法

施东风

(浙江省遂昌金矿有限公司，浙江 遂昌 323304)

介绍了遂昌金矿回收浅孔留矿采场空区内遗留的矿石顶、底柱，嗣后采用掘进废石干式充填采空区等处理措施，并借助充填体作为凿岩、出矿等作业平台，利用二次应力测试(光应力计)等监测手段，安全回收顶、底柱残矿，消除了安全隐患的同时，减少了地表废石堆放面积。获得一定的经济和社会效益。

采空区 干式充填体 作业平台 顶底柱 光应力计

浙江省遂昌金矿有限公司是一家以地下开采岩金为主的矿山企业。自1976年开始投产进入黄金采选业，到20世纪90年代中后期，矿区中矿段可供开采的地质储量已日趋紧张，开采条件较好的规整矿块所剩无几，而当时，西矿段仍处于坑探和项目筹建的可行性研究阶段。因而，能否安全有效地回采中矿段的残留矿柱以及进行采空区处理，对保障矿山稳产，使矿山从中矿段平稳过度到西矿段开采，实现矿山企业持续生产和发展，起到了重要作用。1996年起，遂昌金矿与南方冶金学院合作开展了“遂昌金矿残矿回采及空区处理研究”[1]项目的工作。该研究项目在工程地质调查、原岩应力测定、岩体声波测试、二次应力测试、位移监测等大量测试的基础上，结合矿山工程地质力学、岩体力学、三维有限元数值分析等研究手段建立采空区、残留矿柱回采稳定性评价理论体系和方法，并对残采后诱发的岩体稳定性问题作出科学的评价和预测，为矿山残留矿柱安全回采及残采后采空区处理方案提供科学依据。下述文中46410采空区顶柱和5048采空区底柱的回收便是在上述项目的指导下完成的。

1 矿柱位置及周边基本情况

46410采空区位于中矿段L36～L38线之间，其上部为5048采空区，下部为42410和4248采空区，东为46411采空区(已到Ⅳ-4矿体边界)，西为4648采空区，采空区均属开采遂昌金矿中矿段Ⅳ-4矿体所形成，回采阶段采用浅孔留矿法。其中4648采空区内已实现了人工混凝土柱结合废石干式充填，4248采空区顶柱已用人工混凝土柱替换，4648采空区仍有存窿矿石。5048空区底柱和46410空区顶柱矿体倾向上连续，形态为脉状，矿体下盘石英网脉不甚发育，而上盘网脉矿化良好，顶、底柱位置所在段矿体走向长46 m，东厚西薄，平均水平厚度4.6 m，矿体产状158°∠46°，平均品位Au 5.53 g/t、Ag 286.39 g/t。顶、底柱共残留保有矿石量3 123 t(其中46410顶柱1 267 t、5048底柱1 856 t)。

从空区的稳定情况看，46410采空区受一条霏细岩穿插影响，大放矿处理过程中有冒顶现象发生。其他采空区围岩稳定状况良好，未发现失稳现象。

2 回收方法

2.1 回收方案

采用何种方法回收顶底柱，起初拟定多种方案，但主要是解决作业平台和安全出矿通道的问题。归纳起来为以下2种解决办法：一是在46410采空区内顶柱以下2 m左右处搭建支架作为采矿作业平台，落矿爆破后矿石落入46410采空区底部，再通过电耙将矿石搬运到42410采空区内下放到420中段运出，其相对成本较低，但46410采空区围岩稳定性差，如落矿过程同时出现空区围岩冒落，采下矿石将无法放出，且底部出矿安全也将造成一些不确定因素；二是通过对46410空区的干式充填(掘进废石)，以充填体作为作业平台，采下矿石用电耙通过端部(东头)天井下放到42410空区，其充填费用较高，但同时解决了采空区处理问题，彻底消除了下部空区的安全隐患，且对周边空区也起到稳定作用。该地段顶、底柱回收方案考虑综合各种因素后，确定采用干式充填体为起始作业平台的上采方法，并利用“遂昌金矿残矿回采及空区处理研究”项目在该区段500 m中段埋设的原岩二次应力测试计(光应力计)观测回采过程的围岩变化，指导矿柱回收过程的安全生产[2]。

2.2 回收步骤

(1)修复和改造46410采空区东端天井，使其成为出矿溜井。空区底部出口进行有效的封闭，溜井受矿口设置电耙安装平台和硐室。构筑矿柱回采作业面的通风路线，保证上采和电耙耙矿过程有新鲜风流。

(2)废石充填。废石主要来源地表堆放的掘进碴，通过500 m中段主运输巷运到充填区，直接倒入46410空区，再借助电耙对充填体进行平场，电耙安装于空区东端联络道，电耙随充填高度的上升而上移，电耙上移后封闭联络道口且确保牢固。废石充填体高度到达顶柱以下2 m左右时，经平整后，充填体表面铺堑一层油面纸，在其上部浇注1层250 mm混凝土，将采下矿石与废石充填体隔离开来。

(3)回采落矿阶段。充填体表面混凝土养护期过后，安排矿柱回收作业。以空区充填体上部混泥土隔离层作为作业平台，自下而上、从东往西后退式进行回收，先回采46410采场顶柱，再回采5048采场底柱， YT-27型凿岩机凿岩，浅孔落矿爆破。顶柱尽可能地全部回收，随着到上部回采底柱，采下矿石将逐步露暴于5048采空区中，因此，底柱可考虑空区及周边的稳定情况实施抽采。顶、底柱回采作业过程中，整个落矿阶段施工部门均安排技术人员监测周边空区围岩的稳定性，一是用强光照射空区观测围岩有无裂隙出现，二是利用埋设在该地段的光应力计观测围岩和矿柱的二次应力变化情况(在500中段本次残采区间埋设有编号为13、14、15、16号等4个光应力计)，确保生产作业安全。整个残采过程中，5048空区上盘围岩未出现裂隙等失稳现象，从光应力计观测结果分析表明，直到残采结束，该区段应力变化小，属Ⅲ级稳定区。

根据残采设计，回收对象除东头矿柱矿体较薄且品位低、以及个别矿柱埋设有光应力计需进行保护以外，绝大部分残矿均得到回收。采下矿石最终采用电耙通过东端溜井全部下放进42410空区(其尚有存窿)，并随存窿矿一起经420中段运出进入选矿厂。

3 效益分析

遂昌金矿中矿段46410空区顶柱、5048空区底柱地质保有矿量3 123 t，到残采结束，共采出矿岩量2 935 t，详见表1、表2。

表1 残采回收顶、底柱总资源量统计

表2 顶、底柱残采(采矿)技术指标

根据当年的选矿、冶炼综合回收率(金89.69%、银78.78%)，本次残采实际回收金金属量12.549 kg、银金属量570.814 kg。当时国家收购价格金75 000元/kg、银1 300元/kg计算，销售收可达168.26万元。统计出本次顶、底柱回收的总成本费用为58.925万元，得出效益总额为109.335万元，经济效益可观。

在黄金矿山，利用干式充填体作为回收顶、底柱的作业平台，不仅可以充分回收资源，获得一定的经济效益，同时结合采空区处理，消除空区隐患，为确保矿柱安全回收和矿山安全生产起到了关键的作用，社会效益不可估量。

4 结 语

大多数采用浅孔留矿法回采的矿山在矿房回采结束后，留有大量的矿石顶、底柱和间柱，矿柱回收是每个矿山都将面临的问题。遂昌金矿在中矿段生产期间，虽然较大一部分矿石间柱已事先用人工混凝土柱进行了替换，但采场内顶、底柱都在大放矿结束后才考虑回收，在采空区未进行充填、隔离等处理的情况下，要回收矿石顶、底柱几乎难以实现。通过对采空区进行干式充填，借助充填体为作业平台回采矿石顶、底柱，使采空区得到了有效的处理，消除了空区隐患，避免了大规模地压发生，并且减少了地表废石堆放占地面积，同时又充分回收了矿产资源，延长了矿山服务年限，获得了一定经济效益。但借助干式充填体为作业平台，应充分结合矿山的空区处理规划和矿石价值，合理选定回收对象，才能体现出经济和社会效益。

[1] 饶运章，等.浙江省遂昌金矿有限公司残矿回采及空区处理研究[R].赣州：江西理工大学，2001. Rao Yunzhang， et al.Study on Remaining Ore Recovery and Mine-out Area Treatment for Suichang Gold Mining Co.，Ltd，Zhejiang[R].Ganzhou:Jiangxi University of Science and Technology，2011.

[2] 郑永学.矿山岩体力学[M].北京：冶金工业出版社，1988. Zheng Yongxue.Mine Rock Mass Mechanics[M].Beijing:Metallurical Industry Press,1988.

(责任编辑 石海林)

Recovery Method of Roof and Bottom Pillars in Mined-out Area with Aid of Filling Body

Shi Dongfeng

(SuichangGoldMiningCo.，Ltd.，Suichang323304，China)

The residual roof and bottom pillars in mined-out area of shallow-hole shrinkage stope are retrieved，then the treatment measures that dry waste rocks from drilling are filled into the mined-out area are adopted in Suichang Gold Mine.With the aid of the filling body used as drilling，ore removal and other working platforms，the monitoring measure like secondary stress test (photoelastic stressmeter) is applied to retrieve the residual roof and bottom pillars safely.It eliminated the potential hazard in safety，and reduced the accumulation of waste rocks.Hence，a certain social and economic benefit was obtained.

Mined-out area，Dry filling，Working platform，Roof and bottom pillar，Photoelastic stressmeter

2015-02-16

施东风(1965—)，男，工程师。

TD853.391

A

1001-1250(2015)-04-094-03