应用多种技术的采矿方法综合试验研究

侯艳涛

摘要：河台金矿开采急倾斜薄至中厚蚀变糜棱岩型金矿床，一直以浅眼留矿法为主要采矿方法是合理的，其存在主要问题是回采方法过于单一，采空区没有及时处理而造成出矿二次损失贫化过大，出矿品位偏低，企业经济效益较差。开展应用多种技术的采矿方法综合试验研究以来，使用类框架结构采空区处理技术及其它一些采矿新工艺新技术，解决了采空区连通和坍塌以及出矿二次贫化过大等问题，出矿品位大幅提高，黄金产量与经济效益均大幅增加，并取得非常良好的应用结果。这是当年的试验技术总结，今示于后，以飨读者。

关键词：岩金矿山；采矿方法；应用多种技术；综合试验研究

1. 情况介绍

1.1 矿床开采技术条件

河台金矿开采蚀变糜棱岩型金矿床。有高村矿床（11号矿体）与云西矿床（9号矿体），两矿床走向NE，倾向NW，倾角65°～85°；矿体走向长度高村400～800m，云西300～1200m；控制垂深高村600m，云西500m；矿体平均厚度高村2.55m，云西2.59m；平均地质品位高村8.07g/t，云西7.72g/t。两矿床共同赋存特点：具有分支复合、膨胀狭缩现象，整体连续性差；矿石和围岩均为各种变质糜棱岩和硅化千糜岩，矿岩没有明显界限；矿体普氏坚固性系数f=12～16，围岩f=10～12，但个别地段因断裂构造而节理发育，其矿体下盘发育一条与之平行的滑动构造破碎带，所以，矿岩中等稳固，局部不稳固；矿床涌水量小，水文地质条件为简单类型；矿岩密度2.75t/m3，松散性系数1.6。[1]

1.2 采矿方法沿革

1989年投产的高村矿区设计矿石生产能力500t/d，20世纪90年代中期投产的云西矿区设计矿石

生产能力250t/d。两矿区设计与投产以来一直以浅眼留矿法回采矿房，小分段中深孔空场法回收矿柱，为矿山生产起到重要作用。于1993年与长沙矿山研究院合作，在高村矿区开展上向水平分层干式充填连续采矿法试验研究。[2]

1.3 存在的主要问题

矿山生产以开采地质资源为手段，以获取最大经济效益为目的。所以，除地质资源为不可改变的因素之外，矿山生产会因设备、技术、工艺和方法不同而有不同的技术经济效果。河台金矿1999年之前矿山开采存在的主要问题是出矿品位不高，与地质平均品位有较大差距。其主要原因是采矿方法过于单一，其次矿柱回收方法过于单调，还有矿山生产10多年采空区没有一个有效处理方法，最后是出矿损失贫化大，出矿品位低。河台金矿二次损失贫化当年没有统计指标，估计二次损失率5%，二次贫化率37%，而实际多年生产资料统计11个采场计算的二次贫化率为48.89%，有的采场出矿量比采矿量多一倍以上。

本文介绍是当年的研究成果，现提供给读者，如有不妥，敬请指教！

2. 人工底柱浅眼留矿采矿法试验研究

该种采矿方法是从机械出矿干式充填法、横撑支柱空场法、静态留矿法、无矿柱留矿法等数种采矿方法中，利用模糊数学优选出来的，作为试验研究的主要采矿方法。[3]

2.1 人工底柱的构筑

河台金矿钢筋混凝土人工底柱的设计条件是：矿体厚度一般大于3.0m，平均5.2m；矿体下盘发育一条构造破碎带，距矿体0～5m，破碎带宽度0.5～2.0m；采场长度20～60m不等，浅眼留矿空场法或干式充填法采矿。参照国内岩金矿山或其它矿山没有可供借鉴的经验，因而采用中厚矿体充填法回采的人工底柱设计做参考，并结合矿山矿床特征而其有下述特点：一是梁板结构；二是主筋与上下盘砂浆锚杆焊接；三是钢筋底柱与钢筋混凝土梁组成整体结构；四是C20高标号混凝土。

2.2 人工底柱淺眼留矿法试验研究

本采矿方法与普通浅眼留矿法有共同特点：沿矿体走向布置矿块，矿块划分矿房与矿柱，先采矿房后采矿柱；上向水平分层回采，分层高度与所使用凿岩机类型有关；回采时从底部结构放出1/3矿石，其余留作上采之工作台并支护采场围岩；视上下盘围岩节理裂隙发育程度而采用锚杆或锚索支护。本采矿方法与普通浅眼留矿法又具有一些不同点：第一采场切割层高达2.5m～3.0m；第二切割回采结束应全部出净矿石，然后施工人工底柱；第三钢筋混凝土特点承静载能力大而抵抗动载能力差，所以，最好使用上向凿岩爆破方法落矿；第四顶柱与间柱最好使用浅眼落矿；五是矿房所有矿石出净之后，有一个存留三角矿堆出矿问题需要解决。

人工底柱浅眼留矿法自2000年1月在云西矿区110中段开始试验与应用以来，凡是矿块地质品位在5g/t～7g/t以上者均可使用，每年应用不少于3个矿块。而2001年高村矿区竖井延深工程结束之后当年6月也开始推广，先从-40中段开始，逐步扩大到0中段与40中段，至2003年上半年所有河台金矿的采矿工程技术人员，均可以设计与应用本法指导矿山生产。

3. 其它采矿新技术的应用

3.1 新型采空区处理技术

3.1.1高村矿区现状与危害

至2000年止，高村矿床累计采矿量119.4万t，出矿量152.4万t，出矿量多于采矿量37.3万t，相当于采矿量1/4，这些都是贫化的废石。按矿岩密度计再加上靠地表民采部分累计采空区体积达63万m3，未作专门处理，靠自然片落围岩充填空区。高村矿区从38～88线矿体走向长400多m，从40～160中段垂高120m东段采空区基本连通。其破坏与连通原因有三：一是沿矿体全长有7条构造破碎带切割，下盘发育一条平行破碎带；二是民采空区倒塌而破坏下部采空区；三是大量使用中深孔一次性爆破回收矿柱而造成大量围岩片落与岩层移动。

其危害简言之是导致地质资源损失，增大矿石贫化，危及巷道安全，恶化通风系统。[4]

3.1.2新型采空区处理技术的主要特点

其名为类框架结构采空区处理技术是属于空区处理的充填、崩落及支撑三大主要方法之矿柱支撑范畴，经北京冶金工业信息标准研究院国内外查新后认为，不但属国内首创，在国际上也处于领先地位，其技术构想来源于如下几点实践或认识：首先考察了石英脉开采矿山如夹皮沟、金厂峪、玲珑等金矿采深均超过600m，均用空场法，虽然个别矿体或坑口采用废石充填，但绝大部分利用低品位矿柱支撑空区亦做到安全生产；再有我国岩金矿山85%以上中小型矿山主要使用空场采矿法，每年形成数百万m3采空区，但未见发生灾难性事故；然后是河台金矿某些不连续矿体开采所留下的独立空区，10余年未处理也没有太大变化。

本技术运用多种人工矿术或低品位自然矿柱，将连续垂向空区在一定部位隔开，再把走向连续的空区按一定距离将其隔离，这就如同楼房建筑中用钢筋混凝土的梁、柱、板构筑的框架结构一样，将大空区变为小空区，将连续空区变成相对独立空区。采用此种独特的隔离技术之后，采空区任其自然存在，如有条件或使用掘进废石或使用分级尾砂在不影响生产条件下进行嗣后充填。本处理技术经力学模型试验证明较科学合理，其使用条件：①适合浅眼留矿法或空场采矿法开采技术条件的矿床；②开采总深度在500mm以上的浅部开采矿山；③矿井有足够充填料来源或有专门充填贮料仓；④要求矿山有足够技术力量与施工队伍，人工矿柱的施工质量才有保证。[5]

3.2 三强作业技术的应用

强掘强采强出的三强作业技术是20世纪60年代由使用崩落采矿法矿山所创造的一种采矿作业技术，其优点可节约生产成本、提高作业强度及各种劳动生产率。河台金矿利用此技术的目的是加速富矿包回采及提高出矿品位，降低出矿二次损失和贫化，为矿山生产服务。2000年当时在云西矿区110中段53741与54549采场应用，具体使用结果见表1。

由表1可以得出结论：（1）采场生产能力与过去普通法比，提高近50%以上；（2）采场采矿强度比平均值高4～5成；（3）采矿一次损贫指标，由于作业时间短而相对提高围岩稳固性，其指标相对降低；（4）出矿二次损失贫化大幅降低，提高了出矿品位；（5）云西矿区这两个采场应用三强作业技术为河台金矿这两年完成生产任务做出重要贡献。

3.3 其它采矿新技术

在综合试验研究中除此之外，在生产实践中还发明了一种充填留矿采矿法、一种采用两种材料胶结的人工间柱构筑方法、一种中厚矿体钢筋混凝土人工底柱构筑法等三项专利技术；人工底柱存留三角矿堆的几种不同出矿方法；在人工底柱上进行压力测量从而对人工底柱所具有的特性有更清楚认识；对原有干式充填采矿工艺进行不断改进与完善，如增设充填系统，增大分层回采高度，改进溜矿井结构，改变采场铺垫材料，采用钢筋混凝隔墙代替块石砂浆隔墙技术；等等。[6]

4. 综合试验研究主要结果及经验

4.1 试验研究初步产生效果

应用效果之一，广泛开展中段规划设计指导施工设计，对干式充填采矿工艺进行改进与完善之后，充填采矿法采矿量比重逐步上升，2000年达4.47%，2001年升至14.03%，2002年为16.64%。由于这些采场大量出富矿为完成产金与利润指标做出显著的贡献。应用效果之二，尤其是类框架采空区处理技术在云西矿区应用3年多来，效果明显，效益显著，这几年出矿量占45%左右，但出矿金属量占60%以上，2002年占61.56%。两矿区3年来结束37个作业采场，绝大多数均作到相互独立，仅两例发生空区顶柱及夹墙倒塌，只占5.4%且均有具体原因。应用效果之三，极大地降低出矿二次损失与贫化。云西矿区统计110与60两中段8个作业采场平均采矿一次损失率2.30%，一次贫化率14.50%，而出矿二次损失率仅1.60%，二次贫化率2.60%；所以，综合而得采矿总损失率3.58%，总贫化率15.27%，大大优于过去指标，更优于高村矿区在覆岩下出矿估算的损贫指标。应用效果之四，尤其2002年由于入选品位提高，平均达到6.25g/t，比2001年的5.23g/t纯增1.02g/t，从而使浮选、氰化技术指标相应提高，其回收率比2001年分别提高2.51与2.64个百分点。应用效果之五，企业经济效益大幅提高。2002年与2001年的选矿处理量相差不多，僅增加722t，但由于比同期出矿品位提高1.02g/t，加上选冶技术指标相应提高而累计产金达1610.3kg，比2001年产金1315.1kg纯增黄金295.2kg，利润总额5015万元，比2001年纯增3415万元。这些技术经济效果非常明显。

4.2 试验研究成功经验

河台金矿之所以在短短的3年时间内，基本解决困扰矿山生产多年的采矿技术问题，并且自2002年开始出矿品位便一路攀升，最高的出矿品位产生于2002年11月，平均入选品位达创纪录的8.21g/t，出矿量达29569t，并在一年之内利润指标完成为年度计划的405.4%，为上年同期的3.3倍。

首先应归功于矿山全体工程技术人员与管理人员大力支持、全力配合；其次应用多种技术采矿方法试验工作是与矿山生产紧密联系在一起的，与解决矿山生产技术问题同时开展；再有所使用之技术为岩金矿山过去之常用技术，大部分在其他矿山均有成功应用例子，移植技术更容易扎根、开花与结果；还有从实际出发，逐渐改变过去死板的采矿模式（如一律使用中深孔回收矿柱等），要灵活运用各种采矿技术，要因矿生法，要遵守矿岩变化规律；此外，推行中段规划设计指导矿山施工设计，在矿体开采之前就落实好采空区处理方法等等。通过这几年的采矿方法综合试验研究，认识问题更深刻，解决问题更灵活，采矿工艺技术上了一个新台阶，随着试验研究不断深入，出矿品位与矿山效益还将进一步提高。这是当年的试验总结，今示于后，以飨读者！

参考文献：

[1] 陈友东，唐有德，姚香.类框架结构采空区处理新技术的研究与实践.有色金属（矿山部分）（54卷）2002年（6）：5～7.

[2] 张桂暄.干式充填采矿法存在问题与改进实践.黄金科学技术（10卷）2002年（12）：25～30.

[3] 李纯青，樊满华.模糊数学优选综合试验研究的采矿方法.黄金科学技术（11卷）2003年（10）：30～34.

[4] 李建甘·河台金矿高村矿区二资贫化原因分析及降低方法实践.黄金（23卷）2002年（7）：15～18.

[5] 蔡保清.岩金矿山采空区处理现状及对策.有色矿冶（19卷）2003年（4）：1～4.

[6] 采矿手册编委会.采矿手册（4）.北京：冶金工业出版社，1990.4：415.

[7] 徐艳红，郝梦洁.鄂尔多斯市露天煤矿采矿用地方式改革实践探索与制度建议[J]. 西部资源， 2014（5）：105-107.

[8] 刘佳. 缓解矿业用地矛盾 辽宁进行采矿用地方式改革试点[J]. 西部资源， 2012（1）：20-20.