望儿山金矿中深孔采场底柱回收方案探讨

张忠辉

(山东黄金矿业(莱州)有限公司焦家金矿， 山东 莱州 261441)

1 前言

地质概况：望儿山金矿矿体属于含金黄铁绢英岩化蚀变型矿体，局部为含金石英脉，该矿体走向约15°～25°，倾向285°～295°，倾角约50°～68°。矿体上下盘围岩以黑云母花岗岩为主,稳固性一般。

构造特征：矿块范围内构造主要为望儿山主断裂，主断裂倾角48°～68°，走向15°～25°，沿主断裂发育一条厚度0.2～1.0 m破碎带，破碎带多含富矿，矿块局部节理裂隙的交汇部位岩石比较破碎，易造成塌方及片帮。

脉岩及围岩特征：矿块内脉岩主要为石英岩，一般走向发育不长，部分含有黄铁矿化，上、下盘围岩主要为钾化、硅化花岗岩及黑云母花岗岩，其内发育相互交错的裂隙节理，局部围岩破碎。

水文地质：该矿块范围内部分地段有涌水及淋水情况，主要为基岩裂隙水，对岩石的稳固性有一定影响。

根据地质情况，望儿山金矿中深孔采场采用有底柱分段崩落法进行回采，随着生产的进行，望儿山金矿部分中深孔采场已经进行采准施工。底柱回收方案决定着中深孔采场一分段施工方案，通过中深孔崩落和进路充填采矿法两个方面分3种情况对底柱回收方案进行论证。

2 备选方案

目前，综合考虑望儿山分矿矿体赋存条件及中深孔采场崩落情况，共提出3套备选方案：

方案一：进路施工中深孔采场第一分层并铺设假底，进路法回收底柱。

方案二：中深孔采场直接崩落，进路法回收底柱。

方案三：中深孔采场直接崩落，崩落法回收底柱。

3 方案施工

3.1 方案一施工

方案一：进路施工中深孔采场第一分层并铺设假底，进路法回收底柱。

中深孔采场一分段采用铺设假底方式，采用进路回采一层后采用中深孔崩落，方案图如图1所示。

图1 进路回采一层后采用中深孔崩落

第一分层采用下坡进路回采，回采结束后对进路全部铺设钢筋充填假底。

假底钢筋网的制作：钢筋网结点采用扎丝扎紧，部分结点采用点焊焊接。

充填假底的施工工艺：钢筋网制作完毕后，及时对采空区进行封闭，板墙必须封闭合格，防止充填漏浆影响充填质量，之后方可进行架管充填作业。

充填时先充灰砂比为1∶6的胶结体1.5m，或者灰砂比为1∶4的胶结体1m，充填到所标定充填高度后停止，现场技术人员检验充填配比是否达到，检验合格后再进行低配比接顶充填。

充填结束后，应有16h以上的养护期，待假底养护时间结束后，撤除板墙对相邻进路进行施工，施工时靠近假底施工，必须找到所留的钢筋，实帮一侧保持直立，不得留有底根，具体如图2所示。施工完毕后，针对所揭露的钢筋网进行钢筋网的焊接、编制、假底的充填，此工艺与上一条相同。

待本分层结束向上换层后进行中深孔施工，施工充填完毕后对底柱进行进路充填法回收，作业人员在充填假底下进行底柱回收。

图2 基地钢筋网施工图

此方案存在的弊端：施工效率低，假底铺设费时费力，假底铺设需要至少三个月时间进行施工。

3.2 方案二施工

方案二：中深孔采场直接崩落，充填后留3m永久矿柱，进路法回收底柱。

采用预留斜面底柱，最后崩落充填后进行进路回收底柱，方案如图3所示 。

图3 中深孔采场直接崩落

充填结束后，在充填假底下进路充填法回收底柱，方案如图4所示。

图4 进路法回收底柱，留3m矿柱

进路回收底柱危险系数高，采场支护量大，且一掘一支出矿效率低。

3.3 方案三施工

方案三：中深孔采场直接崩落，崩落法回收底柱。

采用预留斜面底柱，最后崩落充填后进行中深孔崩落回收底柱，方案如图5所示。

图5 预留斜面底柱

充填形式：一步采采场结束后必须对采空区进行嗣后充填后方可进行二步采采场施工。充填管路由设计的管缆斜井进行下放铺设。

采用毛石充填和胶结充填相结合，首先充胶结比为1∶4的充填假底覆盖整个三角底柱往上3m位置，在上中段采场中部打一通道，进行毛石回填，缓解毛石提升压力，降低充填成本。毛石回填要与胶结充填相结合，毛石回填到两帮时必须进行灰沙比为1∶20的胶结体充填(二步采采场充全尾砂)，胶结充填3m后再进行毛石充填，交替进行。

充填结束后，将一分段提前施工充填巷，大巷施工出矿巷及出矿穿、凿岩巷。采准工程与分段崩落采矿嗣后充填相同。由于底柱天井施工危险性，决定不施工切割天井，采用二次拉槽法进行拉槽施工。具体情况如图6所示：分两次拉槽，第一次以切割槽为自由面施工第一次拉槽，出矿后第二次拉槽，以第一次拉槽的空区为自由面，确保安全[1]。

图6 二次布孔拉槽

4 方案选择

4.1 方案对比

1)安全性对比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，存在较大的安全隐患，虽然有人工假底，但是假底质量控制无法保证的话安全形势不容乐观。

方案二：进路施工安全系数低，且效率低。

方案三：底柱回收采用中深孔回收，只需将凿岩巷切割槽进行支护即可，凿岩爆破出矿均在矿体下盘，安全系数大大提高。

2)施工效率对比

方案一：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收时间8个月。

方案二：底柱回收的一掘一支方式，每月1 200t，底柱回收时间8个月。

方案三：底柱回收效率每月3 000t，底柱回收时间3个月。

3)损失贫化率对比

方案一：铺设假底充填后进行崩落，存隆矿量依旧无法铲出，损失矿量约7 182t，底柱回收进路法损失率10%，约926t(底柱矿量9 260t)，合计损失8 108t。

方案二：不铺设假底采用中深孔直接崩落充填后底柱进路回收。由于采用了预留斜面硬岩方式，出矿结束后存窿矿量只在各个出矿口之间的少部分，损失矿量约800t。底柱回收进路法损失率10%，约1 644t(底柱矿量16 442t)，永久矿柱损失3 020t，合计损失5 464t。

方案三：不铺设假底全部采用中深孔回收。由于采用了预留斜面硬岩方式，矿体崩落后存窿矿量指示各个出矿口之间的少部分，损失矿量约800t。底柱中深孔崩落回收后，存窿矿量损失为7 182t，合计损失7 982t。

3种方法的贫化率都主要是上盘围岩塌落造成的毛石贫化，其他尾砂贫化较少，故贫化率相当。

4)经济效益对比(其他相同费用不统计只统计不同工程的直接费用)

方案一：进路采一层4 252t，其他中深孔采42 400t，底柱进路采9 260t，采矿直接成本：4 252t×44.2元/t+42 400t×33.64元/t +9 260t×44.2元/t≈202.4万元；底柱回收支护费用为140万元；假底费用525m2×(10.5+10)元/m2≈1.1万元；采准工程掘进费用155m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈18.4万元。费用合计为361.9万元。

方案二：中深孔采46 652t，底柱进路采9 260t，采矿直接成本46 652t×33.64元/t+9 260t×44.2元/t≈197.9万元；底柱回收支护费用为105万元；采准工程掘进费用145m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈17.2万元。损失率小，提供效益为(7 982t-5 464t)×2g/t×80元/g≈40万元。费用合计为280.1万元。

方案三：中深孔采55 912t，采矿直接成本55 912t×33.64元/t≈188万元；直接采准工程掘进费用170m×3m×2.85m×0.95×146元/m3≈20万元。费用合计为208万元。

方案三比其他两方案费用节省。

5)其他对比

针对预留7m底柱在下一中段塌落问题，若铺设假底后塌落到假底，在这样大的暴露面积下钢筋无法承受巨大的剪切力，假底无法起作用[2]。

一分段与二分段的矿体只有11m，若采一层充填后还剩8m，约10 584t矿，再留下存窿矿量的话，一分段只能采大约3 402t矿，无法体现分层崩落的高效性。

现二三分段已经崩落，上盘暴露时间较长，已塌落部分上盘毛石(19中段36线)需尽快出完矿进行充填。

4.2 方案选择

经过上述各方面对比，最终选择最优方案——方案三，采用中深孔采场直接崩落，崩落法回收底柱。

5 总结

不进行假底铺设，直接中深孔采准，完毕后进行充填后，中深孔回收底柱。无论从经济上效益上还是安全上都是最优的方案。并且此底柱回收采矿方法也可应用于难采底柱的回收上，减少矿石损失，增加矿山的效益。