低品位中厚破碎矿体多种采矿方法应用与实践

刘拴平

摘要：本文根据三大采矿方法理论，结合陕西太白黄金矿业有限责任公司采矿生产实践，简单论述了本公司在1200中段10-12线利用多种采矿方法相结合回采低品位中厚破碎矿体的应用实践。

关键词：采矿；浅孔留矿；阶段矿房法；自然崩落

1、概况

1.1企业概况

陕西太白黄金矿业有限责任公司（以下简称“太金公司”）成立于2001年9月，现由中金黄金股份有限公司控股经营，是集黄金采、选、冶业，水力发电于一体的黄金生产企业。太金公司矿区属太白县太白河镇管辖，距太白县太白河镇政府1.5km。太白河镇政府西距宝成铁路凤县车站120km，北距陇海铁路宝鸡车站220km（经姜眉公路），南距汉中市192km，均有公路连通，交通方便。

矿区位于秦岭南坡，海拔1083～2383m，地形陡峻，切割剧烈，矿体所在地段相对高差500～700m，属中切割中山区地形。矿区位于东段的太白河流域，太白河呈北东—南西流向，属常年流水，年平均流量62118.5L/s，最小流量422.9L/s，最大洪水流量414.3m3/s。矿区属大陆性暖温带湿润气候区，植被发育，林木茂密。年平均气温11℃，平均降水量1005.14mm、风向多为北西，平均风速1.7m/s。间有狂风、暴雨、冰雹等灾害性小气候。

矿山开采方式为地下开采，开拓方式为平硐--竖井联合开拓，采矿方法：以阶段崩落法为主，辅之以浅孔留矿法；选矿方法：使用全泥氰化--炭浆吸附提金工艺；冶炼方法：载金炭电解--金泥酸洗烘干--中频炉铸锭。矿山年处理矿石量80多万吨，年产黄金1t，年产值1.6亿元，水电装机容量共9320kW，年发电量3300万度；通过一系列技术改造，现选矿厂日处理能力已达到5000t；公司技术力量雄厚，2003年以来，累计产金5t，发电17882万度，完成销售收入6.2亿元，实现利润1.9亿元，实现经济效益连续3年实现翻番，各项重要经济技术指标均处于行业领先水平，逐渐形成了具有太金公司特色的低成本运营管理模式。

1.2问题提出

太金公司井下1200中段10-12线地段岩石相对破碎，矿体厚度相对变薄，在采矿方法使用上存在一定困难。首先使用阶段崩落法进行施工时，多处成井困难，塌方严重，无法形成规范的采切工程，造成深孔布置困难，采矿效果不好；第二次使用浅孔留矿法施工时，同时存在切割天井成井困难的问题，采场内由于矿石裂隙发育，顶板管理困难，安全隐患较多，目前没有很好的办法进行顶板管理；第三次采用vrc法施工时在1233水平的大量采切工作严重破坏了岩石稳定性，采切工程完工后深孔作业无法施工，停工后1233水平巷道坍塌严重，基本上处于松散状态；第四就是底部结构（电耙道）在出矿时损坏严重，没有更好的支护方式保证出矿过程中电耙道的稳定。多次施工历时十余年，均以失败告终。

针对太金公司1200中段10-12线低品位中厚破碎矿体回采过程中存在的技术难题，对采矿方案的采准布置、凿岩设备、布孔方式、落矿方式、出矿方式等工艺过程进行优化设计，提高采矿效率，保证作业安全，降低损失贫化，完成采场爆破落矿设计并进行现场技术指导，根据爆破效果改进装药爆破设计参数，形成适用于低品位中厚破碎矿体的成套采矿技术方案。

2、矿山地质与开采技术条件

2.1块段地质与矿岩特性

本次设计开采矿块位于矿区KT9矿体1200中段10-12线之间，矿块长度为50m，宽度在20-25m间，按中段划分矿块高50m，其顶部20m为无矿带。

矿体矿石主要为金含量达到工业要求的黄铁矿含铁白云石胶结角砾岩，矿石类型属原生矿石类型。原生矿石由角砾和胶结物组成。具角砾状或角砾浸染状构造。角砾为钠化板岩碎块，胶结物以含铁白云石为主，黄铁矿在胶结物中呈浸染状。金矿物为自然金，矿石呈深—浅灰色。

矿石的金品位一般在1.5×10-6，且在矿块下部局部位置金含量小于0.80×10-6，在以前的勘探资料中按夹石处理，根据矿山现有选冶技术水平，为了充分回收宝贵的资源，下部极低品位矿石也可综合回采。

2.2开采技术条件

矿区地表水排泄良好，无地表集水区，基岩地层富水性弱，仅为裂隙水，矿区水文地质条件简单，按矿区水文地质分类属简单类型。

矿体由坚硬块状角砾岩组成，一般干抗压强度R>60MPa，最大值222.86MPa，软化系数，μ>0.75，岩石质量指标（RQD）>90%。顶底板主要为较坚硬的钠长石化粉砂质板岩，一般干抗压强度R>60—138.33MPa，极大值236.27MPa，软化系数μ<0.75，岩石质量指标（RQD）>75%；岩矿松散系数1.60；矿石硬度等级Ⅷ—Ⅹ级，矿石属坚硬、不易软化岩石，围岩属坚硬、半坚硬、易软化岩石。

矿体赋存于含金角砾岩带中，上、下盘围岩主要为金含量达不到工业要求的含铁白云石胶结角砾岩，围岩矿物成分、有用组分、有害组分及蚀变与矿体矿石一致。其中10-12线矿岩裂隙发育，较破碎，顶板围岩稳定性差。

2.3矿山开采现状

陕西太白金矿是我国黄金行业在二十世纪90年代崛起的一座大型黄金采、选、冶联合企业，矿山现生产采用明竖井开拓方式，通风系统采用中央进风，两翼抽风。矿山现正在生产的中段1200和1150两个，1100中段正在開拓。

建矿二十多年来，有底柱阶段崩落法、浅孔留矿法及阶段矿房法在太白金矿得到了广泛的应用和推广，为太白金矿带来了巨大的社会效益和经济效益，不但满足了矿山生产能力60万t/a，日处理矿石量1800t/d的要求，而且为我国在开发低品位黄金资源方面取得了宝贵的经验，也为太白金矿的生存和发展，奠定了坚实基础。近年来随着开采深度的不断下降、地质品位的降低，原来的采矿方法已不再适用。特别是中金黄金提出的做大做强的战略，采矿生产能力压力很大。因此，寻求更高效率和更高效益的开采技术方法，是矿山亟待解决的技术难题。

3、设计思路

3.1基本原则

1、确保安全

由于矿体破碎，顶板管理困难，在以往的工作中就存在许多安全隐患，在本方案的设计上，如何确保作业安全有很大难度，也是技术方案合理性的前提，提高工人安全作业条件。

2、低贫损、低成本

低贫化率、低损失率是采矿方案制定和技术工艺的选择的核心，由于矿体属于低品位难采矿体，采矿方案应采取有效措施，降低采矿成本。

3、高效

本次设计的对象，品位较低且破碎难采，因此资源回收技术工艺设计和技术配套，必须在安全的前提下，以高效为企业创造可盈利条件。

4、充分利用现有设备和工程

矿山经过多年的开采，已有较完备的采矿系统及设备，本研究以现有工程设施为基础，进行方案优化，减少采切工程量，节省投资，缩短工期，安全高效地回采矿石资源。

3.2工艺方案

根据矿山开采条件及以往采矿方法研究的经验，本此设计采用浅孔留矿、阶段矿房、自然崩落及覆岩下退路式回采的联合落矿回采方案，这种方法具有采切工程量少、安全性可靠、已有工程利用率高、矿石贫化少等诸多优点。工程设计块段划分为四部分，分别采用四种采矿方法进行回采，第一部分为矿块1202.5至1233水平、临近北矿体界限3-5米范围，采用浅孔留矿回采；第二部分为1210至1233水平第一部分南边界以南部分采用阶段矿房法回采；第三部分1233以上部分矿体以阶段崩落法回采；第四部分为1200至1210水平、第一部分南边界以南，采用深孔凿岩、分次爆破、退路式回采。

4、施工顺序及过程

根据已有工程现状，将此矿块划分为四个部分，采用四种采矿方法进行回采。

具体划分及采矿方法如下图：

4.1采准工程

4.1.1 1200水平形成出矿进路

工程施工的第一步，要在1200水平形成出矿进路，为以后工程施工做好准备。在原来已有的工程基础上继续施工，岩石破碎时进行砼支护，工程布置平面图如下：

4.1.2 1210、1222水平采切联络道

为给以后的回采做准备，并为第一部分浅采提供通风、行人安全通路，分别于1210、1222水平施工采切联络道，平面示意圖如下

4.2第一部分浅孔留矿法回采

以上采切工程完工后，就可以进行第一部分回采作业。从1200底部拉低巷道向1233水平施工脉内人行天井，从安全角度考虑，每个水平间天井可错位施工，这样即使上部井筒有损，下一分层的仍可使用；浅采采幅设计为5米，岩石破碎时可适当缩减；采场内人员活动区域每隔1米即用点柱支护，从而保证了采场作业人员的安全；采场采高至1233水平。使用无轨设备出矿。

4.3第二部分阶段矿房法回采

第一部分回采、出矿完毕，采场内就形成空区，即可进行第二部分回采。第二部分以第一部分回采空区为补偿空间，分别于1210和1222水平深孔凿岩，多次爆破回采。由于岩石稳固性差，所以深孔作业分多次施工，每次施工3至4排，爆破完成后再施工3至4排，直至矿房回采完毕；1222水平深孔可比1210水平提前1至2排。深孔设计抵抗线为1.5米，孔底距2米，装药时全孔铺设导爆索，孔口起爆，炮泥和木塞封堵，从而保证了良好的爆破效果。

4.4第三部分自然崩落法回采

由于以前1233水平的工程使其以上部分矿岩破坏严重，第一、二部分回采完毕后，回采范围内的这部分矿岩失去支撑会自然冒落，从而达到回采的目的。

4.5 第四部分退路式回采

1210以上部分回采完成后，就可以对1200至1210之间第四部分回采，回采方法是以回采进路为凿岩巷道，施工垂直扇形深孔，分次爆破，直至退出矿体边界。

5综合评述

低品位中厚破碎矿体利用多种采矿方法进行回采，在太金公司1200中段10至12线的回采过程中得到了成功应用，解决了公司十余年未解之难题，同时为相类似矿体赋存形态下的矿石回采提供了经验。

但是，由于各地质状况、工程情况、采矿技术、回采条件等因素的不同，在其他类似矿体赋存状况下，需要因地制宜、因时制宜的进行变通，采用适宜自身情况的采矿方法，才能保证回采过程的安全、高效。