呷村银多金属矿残矿资源综合回收方案研究

孙 健，贺顺业，王多福

(四川鑫源矿业有限责任公司，四川 甘孜州 627150)

呷村银多金属矿残矿资源综合回收方案研究

孙 健，贺顺业，王多福

(四川鑫源矿业有限责任公司，四川 甘孜州627150)

针对呷村银多金属矿前期开采的剩余矿体进行了分类与讨论，并以该矿4160m中段7线～9线之间的残留矿体为例，结合周边空区分布情况、地压变化情况，对该范围内存在的不同类型残留矿体的回收顺序、回采工艺以及采切工程做出了合理分析与布置，并就实施过程中的一般技术要求进行了说明。研究结果一方面解除了原矿山采用单一方式进行残矿回采的限制，将回采方式增加到5种；另一方面在对旧有工程的恢复利用基础上，进行新的采切工程布置，最终实现了采切比8.38m/kt、53.11m3/kt的良好经济效果。

残矿资源分类；回采顺序；回采工艺；采切布置；技术要求

受市场因素等多方面的影响，矿山企业在一次开采过程中往往会做出一些“不尽人意”的抉择，如矿柱回收利用滞后、中等或低品位的边角矿体丢弃，存窿矿石大量积存无法放出等现象在矿山中广泛存在。

分散化、边缘化、矿量少、质量差、空区包围是一次开采过程结束后这些残留矿体、矿块的主要特征。这些残留下来的矿体，对于一些矿产资源较为有限、前期规划失误的金属矿山而言，是不能舍弃的。随着开采深度的增加，这类矿石比重越来越大，但是开采难度越发的增大，因此提早进行二次开采是采矿工作者应该注意、并解决的问题。

目前，我国的许多矿山进行过残矿回采，针对不同的残矿类型，获得了很多成功实践，为残矿开采积累了丰富的经验[1]。杨建[2]通过运用模糊数学和层次分析法对锡矿山二次开采残矿资源周边的采空区稳定性及开采方案进行了综合评判，最终优化和确定了出了最佳方案。李青山等[3]利用巷道支护加固、充填治理空区、副中段回收残留矿石的综合方案，保证了主要运输巷道上覆矿体回收的安全性，比原采矿方案多回收约13 000 t矿石。马毅敏等[4]采用超前锚杆密集木支架过三体层技术和空区边缘回采巷道U型可缩性金属拱架支护技术，解决了二次开采中散体、裂隙岩体难于成巷的技术难题。

事实证明，二次开采的残矿，由于自身的分布特点，加之受一次开采的直接破坏和影响，使其顺利回收较为困难。但只要采用合理的开采方法和措施就能取得良好的经济效益。

1 矿区开采技术条件

1.1 矿区概况

呷村银多金属矿，位于四川省甘孜州境内，早期是一座高品位、易开采、难分选的复杂银、铜、铅、锌矿床矿山[5]。主矿体呈南北走向，北部向东倾斜，南部向西倾斜，倾角80°左右。矿区矿体多呈层状、透镜状，以近于直立的迭瓦形式产出，常有分枝、复合、膨胀、尖灭又再现的现象。

矿山矿体、围岩基本稳固。矿体顶底板围岩坚硬、半坚硬组，构造简单。矿床断裂、褶皱不发育，仅局部有小的挠曲和小断层。

1.2 残留矿体分类

矿山早期采用浅孔留矿法、分段矿房法作为主要的采矿方法，经过前期开采，4 160 m中段以上残留有大量的“三柱”矿体及其他类型的矿体，按照功能、位置等因素考虑，可以大致分为下面几类。

1)矿柱型。包括原开采设计中设立的顶柱、底柱、间柱等，其为保证一次开采的正常开采，而承担一定的受力，但未进行及时回采回收。由于开采时间较长已经有所变形，力学性质已经发生改变。

2)边缘型。在当时技术经济水平下，受到设备、地质情况的影响，不宜开采而残留下的矿块和一次开采时认为没有开采价值或不符公司利益规划而导致的搁置矿块，但随着开采技术的进步，具有了开采价值。

3)存窿型。主要指在回采过程中采下或顶底柱垮塌进入采场，但在底部结构放矿过程中因某些原因无法放出而导致残留在空区的矿石。

4)贫化型。矿业情况不稳定时，一次开采时采富弃贫留下的贫矿[6]。

1.3 残留矿体的回采

原矿山设计中，仅对矿柱型残留矿体给出了回采方案，即采用潜孔钻机钻凿深孔一次性爆破的回采方式。而对于矿区边缘和零星矿体，则采用封闭空区处理，不进行回采，资源回收利用率较低。

2 矿山二次开采范围及周边影响

2.1 二次开采技术范围

本次矿山进行二次开采设计的矿体主要位于7线～9线内4 160～4 200 m之间的矿体，涉及范围内矿体均为南北走向，属于急倾斜矿体，矿体断面北大南小，逐渐趋于尖灭。

之前，本段内采用浅孔留矿法进行回采，设计矿房长度一般为60 m，其中顶柱高6 m，间柱宽8 m，底柱高12 m。

2.2 回采矿体矿块分布情况

其主要回采单元空间位置分布情况如图1所示。

椭圆区域-本次开采矿体；框区-本中段采空区图1 回采矿体矿块分布情况

1) Cu1矿体。残余矿块分为两部分，分别是位于7线穿脉，原3117#KF与3119#KF的间隔矿柱和位于9线穿脉附近，原3119#KF的间柱及矿体向11N线的脉状延伸。

2) Cu2矿体。即原3116#KF-7线间柱及7线～11N线矿体。其在9N线以南逐渐分为两个分枝矿体。

3) Cu6矿体。Cu6矿体矿块较为完整，主要集中在7线穿脉附近，包括3115#KF-7线间柱及7线～9线矿体。

4) 存窿矿体。原3111#KF采场中，存有大量存窿矿，但由于之前品位较低，加之电耙底部结构破坏，未能放出。

残留矿体矿块的编号及矿量情况如表1所示。

2.3 区域周边情况及影响

本次开采范围内，涉及矿体多为残留矿体，矿块周边空区较多，部分其他中段采场，位于矿块、运输巷的下部，地压活动较为明显，开采环境较为复杂。其对开采范围内矿块的开采影响主要有如下几点。

表1 残留矿体矿块编号及矿量统计

1)运输巷受地压活动，断面缩水或发生围岩坍塌，行车困难。目前，通抵9线穿脉的沿脉运输巷主要有两条，其中一条位于3116#KF下盘，为原中段运输主巷，目前，该巷东侧为3119#KF空区，下部紧邻4108#KF空区，并且在5～7线内部分地段坍塌至下中段，虽随着开采的进行，不宜作为运输巷道，另一条位于矿体上盘，目前积水较深，待排水工作完成后可作为铲运机运输巷道。

2)矿块周边空区情况复杂，安全隐患较大，开采方法选择困难。在Cu6矿块下部存在有4112#KF空区和41609#KF(未开采)，但由于前期开采监管问题，4112#KF空区形状复杂，致使41609#KF上部新掘沿脉，塌落至4100中段空区，Cu6矿块与下部空区情况关系不明，新设计运输巷空间布置较为困难，运输功较大。

3)开采区域，长期封闭，天井情况不明，部分区域实测失真。间柱中原有工程情况不明，天井与巷道在平面图中的位置失真，工程施工前，需要复查实测，进行空间位置调整。

3 回采顺序及工艺

3.1 回采顺序

合理的回采顺序，可以有效的降低回采难度，规避地压变化所造成的危害，并确保新增采切工程以及作业人员的安全。根据现场调查情况和地压分析，采用图2所示回采顺序。

3.2 回采工艺

3.2.1 采矿方法的选择

1)无底柱分段崩落法。使用无底柱分段崩落法，该方法不仅可以缩减开采工艺的难度和强度，而且作业人员在进路中开展凿岩、爆破以及回采等工作，可以有效保障工人的安全。

2)浅孔留矿法。浅孔留矿法是矿山沿用的老方法，经验成熟，配合铲运机出矿结构，在开采窄小、边角矿体较为有利，也是开采这类矿体的首选采矿方法。

3.2.2 各矿块的开采方式

3.2.2.1 独立间柱矿块的开采

Cu1矿体，3117#KF与3119#KF之间的间柱，据观察其两侧空区顶板、上盘均有垮塌，并且空区充填度较高，可以使用无底柱分段崩落法进行回采，在间柱中分三个中段，从上到下进行，以此进行回采(图3)。

图2 矿块回采顺序

图3 独立间柱矿块回采示意图

3.2.2.2 间柱与延伸矿体共存矿块的开采

Cu1矿体，3119#KF-9线间柱及延伸矿体与Cu2矿体，3116#KF-7线间柱及延伸矿体虽共属于该类型矿体，但延伸情况不尽相同。Cu1矿体在9线以南延伸部分较为窄小，呈尖灭状，品位较高；Cu2矿体在7线以南延伸部分，更为厚大，延伸长度大于60 m，但品位相对较低。

1)Cu1矿体。根据实际调查，针对该矿块，可以对3119#KF人行天井(TJ34#)进行恢复，建立铲运机出矿平底结构，首先利用浅孔留矿法回采9线延伸矿体，待浅孔留矿法放矿结束后，形成独立间柱后，再利用无底柱分段崩落法进行回采[7]。

2)Cu2矿体。Cu2矿体，3116#KF-7线间柱及往11N线延伸矿体，可以利用3116#KF空区作为自由面，采用无底柱分段崩落法，从7线向9线进行后退式回采。回采过程中，少部分矿石会落入3116#KF空区中，但开采难度大大降低，采切工程量减少。

3.2.2.3 空区顶板矿体矿块的开采

Cu6矿体，3115#KF-7线间柱及延伸至9线部分，铅、锌、铜品位较低，综合品位<4，但银品位较高，银品位>160 g/t。矿体形态总体说来，北高南低，在7线矿体达到4 183 m水平，9N线不足1 m高。

该矿体位于41609#KF(未开采)与4112#KF顶板的争议区域，下方空区情况不明，在本次设计其余矿块回采完毕，且下方41609#KF开采结束后，可以利用7线穿脉作为凿岩巷，采用水平和倾斜中深孔爆破[8]，崩落于41609#KF或4112#KF，进行回收(图4)。

另外，也可以在Cu2矿体回收至4 160 m水平时，利用该法将3116#KF底柱崩落至4111#KF进行回收。

图4 空区顶板残留矿体回收示意图

3.2.2.4 存窿矿的回收

在3111#KF下盘掘进一条凿岩巷(之后作为受矿巷)，并在7线位置附近开凿一条切割槽，创造自由空间，采用后退式崩落该矿房的桃形矿柱，并利用3116#KF底部的沿脉，开凿出矿短穿，进而将矿房内的存窿矿进行回收，其采切工程布置示意图见图5。

图5 存窿矿回收示意图

3.2.2.5 边脚矿体、窄小矿体的开采

在二次开采设计结束后，4160中段7线以南将设为永久采空区，进行封闭处理，不再利用，所以在进行大规模矿块开采结束前，可以对一些边脚矿体、窄小矿体进行进路式等合理性开采。

3.3 采切布置

采切工程布置要处理好与之前开拓系统、旧有采切工程之间的关系[9]。一方面要满足二次开采回收本身的各种要求，另一方面要充分利用已有的旧有工程，以降低采切比、节约资金[6]。

3.3.1 旧有工程的恢复利用

1)拆除7线运输巷挡墙，并及早进行排水工作，恢复7线～9线上盘运输巷，作为设备、人员通道。

2)对TJ33#、3116#KF-7线天井、TJ34#进行排查、恢复。其中TJ33#将作为本中段至下中段的阶段溜井，用于前期废渣和后期出矿的主要通道；3116#KF-7线天井将作为采切工程出渣和出矿的溜井通道；TJ34#将临时作为一条人行井，用于回采Cu1矿体9线及延伸矿体。

3)对9线运输巷内残留的杂物、废渣进行清理，对安全隐患进行排查，为下一步的施工作业创造便利条件。

3.3.2 新的采切工程

为满足采矿方法、设备、行人的基本条件，便于采矿工作的进行，并避让周边空区，决定在9线以南增加一条30°的斜坡，通达各分段凿岩巷；增加一条25 m的阶段辅助溜井，便于分段出矿、出渣，此外，还有各分段的凿岩巷、切割横巷若干(表2)。

4 一般要求

1)施工准备要求。对于4160中段7线～9线旧有工程，如人行天井、采场溜井以及巷道，要提前进行清查，并实测上图，为采切工程的布置奠定基础。

2)回采作业要求。要扎实做好“探边摸底，探采结合”工作，接触空区的矿体要对空区的边界情况大致清楚，“边缘性、贫化型矿体”要搞清矿岩边界，采用合适的采矿方法，避免不必要的贫化。

针对功能型矿柱，在回采过程中要以“三强”原则(即强掘、强采、强出原则)达到快速采出矿石、提高采场单位面积矿石产量、缩短生产周期的目的[10]。

表2 新增采切工程统计

3)安全技术要求。①加强回收采场的顶板、边帮管理。部分残留矿体受到一次开采影响，矿岩中节理裂隙发育，容易出现冒落、片帮现象，作业人员要加强围岩情况的检查力度，必要时可以加强支护，避免安全事故的发生。②加强采场通风管理。由于残矿回收作业地点较为偏僻，且周边区域空区较多，通风网络不能完全顾及，因此要加强采场通风管理，分段崩落法作业面应采取机械通风。③加强地压管理。新的开采工作迫使已经形成的地压应力情况重新分布，尤其是功能型矿柱的回采，要时刻注意回采区域的地压变化情况，保证作业安全。

5 结论

呷村银多金属矿7线～9线内4 160～4 200 m之间的残矿资源回收仅仅是该矿山进行残矿回收工作实施的一小步，但具有较大意义。经过调查分析研究取得了如下成果。

1)对矿山7线～9线内4 160～4 200 m之间的残矿资源及周边情况进行了调查，明确了残留矿体、空区、旧有工程三者的具体情况。

2)对回采范围内的残留矿体矿块进行回采类型分类，得出了5种回采方式，解除了原矿山单一回采方式的限制，极大地丰富了原矿山残矿资源的回采方式。

3)在对旧有工程的恢复利用基础上，进行新的采切工程布置，最后实现采切比8.38 m/kt、53.11 m3/kt的良好经济效果。

[1] 谢火明.广西凤凰山银矿残矿回收技术优化研究[D].长沙：中南大学，2012.

[2] 杨建.锡矿山残矿资源安全回收专项论证及开采技术方案研究[D].长沙：中南大学，2012.

[3] 李青山，孙光华，罗佳，等.主要运输巷道上覆矿体回收实践[J].矿业研究与开发，2016(7)：10-12.

[4] 马毅敏，郭素芝，仇江胜，等.铁矿二次开采的关键技术[J].矿业工程，2007，5(5)：23-26.

[5] 金朝辉，李倩倩.呷村银多金属矿数字化建设的探讨[J].信息安全与技术，2012，3(1)：59-60，65.

[6] 张世雄.固体矿物资源开发工程[M].武汉：武汉理工大学出版社，2005.

[7] 刘维忠.留矿法和无底柱分段崩落法联合采矿技术[J].矿业工程，2011，9(5)：21-23.

[8] 苏锡安，褚军凯.五矿邯邢矿业公司残矿回收综合措施[J].金属矿山，2012(11)：26-31.

[9] 游勋.金鑫金矿残矿资源回收方案优选及其安全性评价[D].赣州：江西理工大学，2012.

[10] 杨彪，罗周全，原桂强，等.凡口铅锌矿残矿回收技术研究[J].矿业工程研究，2009，24(4)：18-20.

StudyonthecomprehensiverecoveryschemeofresidualoreresourcesinGacunsilverpolymetallicmine

SUN Jian，HE Shunye，WANG Duofu

(Sichuan Xinyuan Mining Co.，Ltd.，Ganzizhou 627150，China)

In this paper，the remaining ore bodies in Gacun silver polymetallic mine are classified and discussed，and taking the residual orebody which is in 4 160 m level between line 7 and line 9 as an example，combines with distribution of surrounding area and the situation of ground pressure，the reasonable analysis and arrangement are made for stoping sequence，mining technology and cutting engineering of different residual orebody existing in the area，the general technical requirements in process of implementing the plan are explained.The findings，on the one hand，lift the limitation of mining the residual ore in a single way in the original mine，increase the stoping method to 5 kinds；on the other hand，the new mining and cutting engineering layout are carried out on the basis of the restoration and utilization of the old works，and achieve a good economic effect of cutting ratio 8.38 m/kt，53.11 m3/kt.

classification of remnant ore resources；extraction sequence；extraction technique；cutting layout；technical requirement

TD982

A

1004-4051(2017)10-0106-05

2017-04-10责任编辑刘艳敏

孙健(1990-)，男，硕士研究生，长期从事采矿工程工作，E-mail：sj1544@126.com。

贺顺业(1990-)，男，藏族，长期从事采矿工程工作，E-mail：854292534@qq.com。