全面留矿采矿法在某金矿矿山中的应用

张世豪，张金亮，刘祖尧，赵康

(河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，河南 洛阳 471023)

1 矿床类型

该区金矿床属产于火山岩区浅成低温热液矿床，矿体严格受矿区断裂构造蚀变带控制，矿体围岩为碎裂岩、碎裂流纹岩、构造角砾岩等，呈脉状，透镜状产出，具波状弯曲、膨大狭缩等特征，已查明了含金断裂蚀变带的矿体数量、规模、形态、产状和分布情况及矿体顶底板围岩和夹石分布情况。矿床类型为中、低温热液充填交代的破碎带蚀变岩型。矿石性质方面在浅部以氧化矿为主，采用地表氧化矿石工艺采用两段破碎—两段球磨全泥氰化—炭浆吸附-点解提金工艺。在深部以原生矿为主，采用平硐—溜井开拓，全面留矿采矿法采出矿石进行选冶加工提金。

2 水文地质情况

矿区矿体呈脉状或似层状，矿体岩石破碎，裂隙较发育，具有一定的赋水性和透水性。位于侵蚀基准面以上的坑道及老硐内，基本无水，仅在其上覆地形处于小型沟谷地段，形成小范围涌水。通过在坑道底板一侧开挖排水沟，自流排泄可解决矿坑积水问题；侵蚀基准面附近及以下断裂破碎带内基岩裂隙水较为丰富，工程揭穿含矿断裂蚀变带顶底板时会出现涌水现象。因此，矿床深部开拓应注意矿井防排水工程与主体工程同时设计、同时施工，避免涌水、淹井事故发生。

3 工程地质情况

3.1 流纹岩工程地质岩组

流纹岩、碎裂流纹岩、流纹质凝灰岩在矿区大面积出露，构成矿体的围岩，岩石一般致密、坚硬，裂隙不发育，岩石质量指标(RQD值)普遍大于75%，岩体结构类型为整体块状，属于岩体较完整、岩石质量较好的工程地质岩组。

3.2 构造岩工程地质岩组

矿体主要为碎裂岩、碎裂流纹岩、断层泥砾岩及角砾岩等，岩石强度中等，岩体结构类型为碎裂状及散体状，含泥质较多，胶结疏松，稳定性较差，岩石质量指标(RQD值)小于25%，属于岩体破碎、岩石质量极差的岩石质量等级。

3.3 风化带岩体工程地质岩组

分布于地表，受地形、地貌影响，岩石质量指标(RQD值)30%左右。

RQD值是由前期施工的钻孔中回次岩心大于100 mm的块数控制的。在金属矿产勘探中，推荐使用XY-4系列的千米钻机，对岩心的完整性有很好的控制。

3.4 矿体

矿体位于构造岩工程地质岩组内，其他工程地质岩组对矿体顶底围岩稳定性无大的影响，矿体及其顶底板围岩沿断裂带呈软弱夹层出现，岩石力学强度低，呈碎裂状及松散状结构，顶板易坍塌，工程地质复杂程度属于中等。采矿实践表明，该矿区矿岩稳固性绝大部分表现为中等稳固，下部坑道稳固性较上部坑道稳固性仍有降低趋势。矿山采矿方法从最初设计的全面法转为全面法和留矿法相结合，并且根据矿岩稳固性调整矿房、矿柱的结构参数以及矿柱数量；后期处理采取崩落围岩和封闭法消除岩移、坍塌、空区冲爆等安全隐患，保证了采场的安全性。

4 全面留矿采矿法的运用及新的认识

4.1 采矿方法选择

全面留矿采矿法是全面法与留矿法的结合。无论采用何种采矿方法必须本着安全先行，生产第二的原则，最终用合适的采矿方法合理地把矿开采干净为最终目标。全面采矿法工艺简单，采准和切割工作量小，生产效率高，属于成本较低的采矿方法。在薄和中厚的矿石和围岩均稳固的缓倾斜(倾角一般小于30°)矿体中，应用全面采矿法，见图1。

图1 全面留矿采矿法矿块设计简图

4.2 矿块设计

首先将矿体分成连续的矿块，每个矿块长×宽大约为50 m×30 m，矿体倾角15°左右，每个中段高大约20～30 m，矿体沿倾斜方向延伸较远，延伸长度在100 m以上，沿着矿体走向顺着矿体下盘掘进运输巷道(规格1.8 m×2.0 m)，运输巷道离矿体下盘10 m左右的位置避开构造带，以保证运输巷道的安全。因为矿体上下盘一般都是构造引起的，热液顺着构造裂隙面运移充填并与围岩反应成矿，离矿体太近掘进运输巷道容易使巷道坍塌，所以要距离矿体下盘一定距离来掘进运输巷道。然后，沿着矿体倾斜方向即垂直矿体走向顺着矿体下盘掘进电耙道(规格1.8 m×2.0 m)。在运输巷道的另一端掘进一个电耙硐室(规格2.0 m×2.0 m)，再从下面一个中段掘进溜矿井通向此矿房的电耙道和电耙硐室中间的运输巷道里，切忌溜矿井不要打成直井，容易砸坏出矿井口。一般在溜矿井中间会有一个转折过渡，起到缓冲作用。

4.3 采矿过程

由于在采矿过程中，岩石裂隙水的混入使矿石的湿度和黏性增大，在矿石从溜矿井下落时，矿石粘结在一起容易堵住出矿井，此时可以在此出矿井口附近岩石结构比较好的主运输巷道掘进一个辅助井穿过溜矿井的转折端。在实际应用中，此方法有效地避免了堵井现象的发生，使主溜矿井和辅助井同时出矿，提高了出矿效率。电耙道的长度大约40 m，有些出矿量大的矿房要对电耙道进行前期的地压管理，用钢筋支护电耙道，防止后期出矿砸坏电耙道，影响矿房出矿效率。然后在电耙道两侧每隔7～8 m对开斗穿(规格1.4 m×1.6 m)，斗穿一般掘进7～8 m即可，有的斗穿可以稍微长一些，并对斗穿进行前期坑木或者拱圈支护，防止后期矿石下落砸坏斗穿，影响出矿效率。从每个斗穿的掌子面开始起斗井(规格1.5 m×1.5 m)，斗井穿过矿体下盘露出矿体即可。如果相邻的矿房矿石已经出空，并且离设计矿房较近时，掘进的斗穿不易过长，防止打穿相邻矿房的空区，此时可以把斗穿里的斗井起成斜的，倾角在70°～80°即可。在斗井里从矿体底板开始向相邻和相对的斗井里以45°开始向四周扩井，在所有斗井都扩通以后，就可以在拉底(规格1.4 m×1.6 m)里(即斗井与斗井的联通道)向上开始采矿。在扩井的过程中，由于爆破后岩石有个膨胀系数，会使原来致密坚硬的岩石被炸松散膨胀，体积变大，容易堵住漏斗。在实际生产中，45°最适合矿体从漏斗中留出和下落，从而提高了出矿效率和生产成本。相邻的斗井中间就留下了矿柱，为后期矿房的支撑起到了一定的作用。由于留下矿柱不回采，矿石损失率在15%以上。在电耙道两侧一般10 m左右的位置开始掘进上山(规格1.4 m×1.6 m)，上山的方位和电耙道一致，在上山的一侧每隔8 m左右开始掘进进路(规格1.4 m×1.6 m)通向矿房。一般上山设计的倾角比电耙道陡，因为矿房在出矿的同时空区面积也在不断增大，较为陡的上山提供的进路则能保证矿房里的矿石不会堵住上山中的进路，并且施工人员可以快速走到矿房高处的掌子面进行采矿，节省了时间和精力，提高了生产效率。一般一个矿房需要两个近路，以保证施工人员的安全和通风。如果只施工一个进路，一旦进路被矿石堵住，现场施工人员则被困在矿房中无法出去，容易造成伤亡事故。当矿房里的暴露空间加大以后就需要留矿防止矿房的矿出空导致工人无法采到高处的矿，这时候就需要用到留矿采矿法了。留矿采矿法和全面采矿法一样，都属于空场采矿法的一种，它的特点是工人直接站在矿房暴露面下的留矿堆上面施工，自下而上分层回采，每次采下的矿石靠自重放出三分之一左右，其余暂时留在矿房中作为继续上采的工作台。

4.4 出矿

在出矿的时候，切忌单独出一个斗穿里的矿，而是均匀出矿，地质采矿技术人员定期在斗穿和矿房中取样分析并指导现场施工人员采矿，避免将矿房中的矿渣混入矿石中，造成矿石贫化。此外，每个出矿斗穿中的高品位矿和低品位矿结合着出，提高矿量和平均品位，从而增加收益。矿房全部回采完毕后，暂留在矿房中的矿石再行大量放出。在矿房大量放矿时，由于围岩的暴露面积逐渐加大，容易造成围岩的大面积片落而造成矿石贫化，所以要做好锚杆支护挂网和金属支架支护等措施。这就是全面法与留矿法的结合。需要注意的是，在采矿过程中，由于现场施工人员业务不熟练导致矿房里的矿石提早放出，使矿房空区过大，高处的矿石无法采出。此时可以在原来的上山中施工反向上山，在反向上山中掘进进路进入矿房采高处的矿石，并有效地防止了上一个中段的采矿区被上山穿透，影响施工安全。如果相邻矿房已被踩空，现场施工人员可以先施工离相邻矿房远的斗井，最后再施工离相邻矿房近的斗井，从而避免矿房空区过大导致坍塌事故的发生。

5 结论

在矿山的实际采矿工作中，根据对矿床类型、矿床的水文工程地质条件、矿体的空间产出状态和实际大小的认识以及前期的探采工程验证，发现全面留矿采矿法在该矿山运用非常成功，有效地提高了出矿效率，降低了矿石的贫化率，减少了劳动力，节约成本，为矿山创造了经济效益。所以，要灵活地运用合理的采矿方法，活学活用，注意采矿方法的结合、对比与创新，通过理性的分析和实践，尝试新的采矿方法，从而更好地提高出矿效率和品位。

参考文献：

[1] 解世俊. 金属矿床地下开采(第2版)[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2006.

[2] 王运敏. 现代采矿手册[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2012.

[3] 河南省地质矿产勘查开发局第一地质调查队. 河南省嵩县庙岭金矿接替资源勘查报告[R]. 2009.