柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体采矿方法选择与应用

杜树浩 王苹

摘要： 急倾斜薄矿体是金矿资源中一种常见矿体，如何安全、高效、低贫损开采是目前黄金矿山普遍存在的难题。通过多种采矿方案对比，确定了脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法作为柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体的最佳开采方案，并在温家地矿区4130521采场开展了工业试验。试验1年内共采出矿石量9 250 t，采矿损失率降至3.8 %，矿石贫化率降至5.3 %，对比早期矿山采用的浅孔留矿采矿法开采新增收益68.19元/t，经济效益显著。该采矿方法可在柴胡栏子金矿急倾斜破碎薄矿体开采中全面推广应用。

关键词： 急倾斜薄矿体;破碎;脉外天井;上向水平分层;充填采矿法;单采联

 中图分类号：TD853.2           文章编号：1001-1277（2021）09-0052-05

文献标志码：A doi：10.11792/hj20210909

   引 言

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司（下称“柴胡栏子金矿”）位于内蒙古自治区赤峰市松山区初头朗镇柴胡栏子村东，隶属于山东黄金集团有限公司。柴胡栏子金矿由温家地矿区、石板沟矿区等组成。其中，温家地矿区四号矿井5#脉位于区域成矿构造破碎带内，围岩上盘有破碎带，下盘有F1断层，矿体和围岩均较破碎，稳固性差。根据地质报告，5#脉矿体矿石品位高，矿体集中在11中段至17中段，平均倾角大于70°，24勘探线以北平均厚度为2.5～3.0 m，以南少部分矿体伴有增厚现象，属于典型的急倾斜破碎薄矿体。

目前，5#脉作为柴胡栏子金矿的主采矿脉，仍沿用浅孔留矿采矿法进行开采，采场上盘采用长锚索+穿带的方式进行支护，存在采矿损失贫化高、安全性差、上盘维护成本高及井下生产效率低等严峻问题[1-3]。随着充填采矿法工艺日渐成熟，上向进路充填采矿法和上向水平分层充填采矿法在各大金矿开采中的应用越来越广泛[4-11]。为保障矿山安全、高效、可持续开采，响应国家绿色矿山建设要求，最大程度地回收矿石资源，控制深部开采采场地压，柴胡栏子金矿亟需对该类矿体的采矿方案展开研究，以提升矿山经济效益，延长矿山服务年限。

1 采矿方法选择

1.1 选择原则

针对柴胡栏子金矿温家地矿区急倾斜破碎薄矿  体赋存特征及开采技术条件，结合柴胡栏子金矿开采现状，在选择采矿方法时应遵循5项原则：①安全。在矿石开采过程中应避免对生态环境的影响， 及时处理采空区，避免地表移动; ②高效。采矿方法应紧密结合矿山实际，提高生产效率和采场综合生产能力，从而提高矿山经济效益;③简单。采矿方法适应性强，工艺易于掌握，生产机动灵活，尽可能保证能适应不同矿体开采的技术要求;④节约。充分利用矿山现有设备设施，在原有采准、切割工程能利用的情况下，参考围岩及矿体稳定情况布置采准工程，节约采矿成本;⑤高回收、低贫损。应尽可能将资源利用最大化，极大限度地减少矿石损失，严格把控采矿过程中废石的混入，改善和提高矿山经营效益，实现矿业可持续发展。

1.2 采矿方法比较

根據柴胡栏子金矿温家地矿区急倾斜破碎薄矿体开采技术条件及采矿方法选择原则，结合该类矿体国内外开采现状及开采经验，预选出4个基本可行的采矿方案，并对各类采矿方案的优缺点进行评述。

1）方案1：脉外天井上向水平分层充填采矿法。该方案采矿方法见图1，适用于围岩中等稳固或不稳固、矿石品位高、经济价值大的矿体。矿体厚度从薄到极厚、倾角从缓倾斜到急倾斜均可采用。该方法突出优点是采矿损失贫化低，适用范围广，适应能力强;缺点是通风效果差，同时由于采用电耙出矿，生产能力较低。

2）方案2：脉外天井上向水平分层分区充填采矿法。该方案采矿方法见图2，适用于围岩中等稳固或不稳固、矿石品位高、经济价值大的矿体。矿体厚度从薄到极厚、倾角从缓倾斜到急倾斜均可采用。该方法突出优点是采矿损失贫化低，适用范围广，采场服务范围大，适应能力强，但具有通风效果差的缺点。

3）方案3：脉外天井上向进路充填采矿法。该方案采矿方法见图3，适用于矿岩中等稳固至不稳固、矿石品位高、经济价值大的矿体。矿体厚度从薄到极厚、倾角从缓倾斜到急倾斜均可采用。进路法开采的顶板跨度小，回采作业安全性高。进路充填和分层充填的工艺基本相同，实际上就是将分层划分为多条进路进行回采。回采时，采矿回采率高、矿石贫化率低，但回采充填作业强度大，生产效率低，并且要求进路充填接顶。对于薄及中厚以下矿体，由于每分层都需要掘进联络巷道和分层巷道，采准工程量较大。此外，进路法的一个显著缺点是：由于其类似于独头巷道掘进，通风效果较差。

4）方案4：脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法。该方案采矿方法见图4，适用于围岩中等稳固或不稳固、矿石品位高、经济价值大的矿体。矿体厚度从薄到极厚、倾角从缓倾斜到急倾斜均可采用。该方法突出优点是采矿损失贫化低，适用范围广，采场服务范围大，适应能力强，采用铲运机出矿增加了采场的生产能力，提高了采场的机械化水平，但具有通风效果差的缺点。

综上所述，4种采矿方案各有优缺点，其优缺点对比见表1。

1.3 采矿方法确定

应用模糊数学方法和未确知测度理论对柴胡栏子金矿温家地矿区急倾斜破碎薄矿体的初选采矿方案进行了优选。由未确知测度模型评价结果的优越度可知，方案4为最佳开采方案，即选定脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法作为温家地矿区急倾斜破碎薄矿体的最优采矿方案。

2 脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法

2.1 采场结构参数

采场沿矿体走向布置，采场长度为60 m、宽为矿体厚度，进路宽为矿体厚度，沿矿体走向在采场内布置1条进路，阶段高度40 m，进路分层高度3.0 m，不留底柱，顶柱3～5 m。

2.2 采準工程布置

采场通过单采联与分段运输平巷连通，并采用下盘脉外分段平巷分段出矿和溜井集中出矿的脉外无轨采准方式。在平行矿体下盘边界布置分段运输平巷，由分段运输平巷垂直矿体走向施工单条采场联络巷（单采联），且单采联布置于采场中央位置，以利于向两边沿矿体走向回采矿体时保持时间进度基本一致。溜井联络巷与中段集中出矿溜井相连，从而构成盘区下盘脉外无轨采准系统。

采场下部不留底柱（见图4），从中段底板开始回采， 回采后在底板上构筑钢筋混凝土假底，上部留3～5 m 的顶柱，待中段回采结束后统一回采。采准工程量见表2。

2.3 回采工艺

1）回采顺序。回采由下往上分层连续开采，当进路回采并接顶充填后转入下分层回采，直至回采至顶柱进行接顶充填，待整个中段内所有采场回采充填养护后回采顶柱。

2）采场通风。新鲜风流由斜坡道进入中段或分段平巷，再从中段或分段平巷通过分层联络道进入采场，采用局扇加强通风，清洗工作面的污风通过风机抽排到中段运输巷道经回风井排出地表。

3）采场支护。采场支护以管缝式锚杆为主，支护网度具体视采场稳定性而定，采场稳定时可适当增加锚杆网度。

4）采场出矿。采场内的矿石经铲运机运搬至脉外溜井内，经振动放矿机溜放到矿车，由电机车运输到马头门处，经罐笼提升至地表。

5）采场充填。充填工作主要是采场充填挡墙的搭建及滤水工作，充填挡墙的强度要满足采场充填的要求，确保充填质量。充填结束后至少养护3 d后方可回收板墙，安排下一分层进行回采。

充填作业中充填管路经各分层采场联络巷进入采场进行充填，充填时为降低充填成本可先将一部分废石回填至采场，而后再使用灰砂比1 ∶ 10，料浆浓度70 %的充填体进行胶结充填，各分层充填体的顶层0.5 m均采用C30混凝土进行充填。

3 工业试验及经济效益分析

经讨论，并结合现场实际情况，最终选定柴胡栏子金矿温家地矿区13中段4130521采场作为急倾斜破碎薄矿体的试验采场，工业试验1年内共采出矿石量9 250 t，获得了显著的经济效益，达到了预期的目标。试验采场不同采矿方法主要技术经济指标对比见表3。

经分析统计，试验采场产生的直接经济效益主要来自3方面：一为采场生产能力提高带来的经济效益;二为开采成本降低带来的经济效益;三为贫化损失降低带来的经济效益。其中，因采场生产能力提高带来的经济效益为16.36万元;因降低矿石贫化率创造的经济效益为24.66万元;因降低采矿损失率创造的经济效益为22.06万元。对比早期的浅孔留矿采矿法，采用脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法经济效益能增加68.19元/t。

4 结 语

柴胡栏子金矿温家地矿区矿体和围岩条件较差，经过详细分析该区地质和开采技术条件，结合类似矿山开采经验，通过多种采矿方案优缺点的对比分析，确定了脉外天井单采联上向水平分层充填采矿法作为该矿山急倾斜破碎薄矿体开采的最佳方案。通过工业试验，该方案在柴胡栏子金矿4130521试验采场1年内共采出矿石量9 250 t，相较于矿山早期浅孔留矿采矿法经济效益增加了68.19元/t，效果十分显著。该采矿方案可对类似急倾斜破碎薄矿体安全、高效、低贫损开采提供一定的参考价值。

[参 考 文 献]

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Selection and application of mining methods for steeply

inclined broken and thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine

Du Shuhao，Wang Ping

（ Shandong Gold Group Co. ，Ltd. ）

Abstract： Steeply inclined thin ore bodies are a common occurrence in gold resources.It is challenging to mine the ore bodies with low loss and dilution safely and efficiently for current gold mines.Through comparison of various mining plans，Chaihulanzi Gold Mine determined that the best mining plan for the steeply inclined broken thin ore body in the mining area is the outside-the-vein raise single crosshead and upward horizontal slicing method.The industrial tests were carried out on Stope 4130521 in Wenjiadi mining area.A total of 9 250 t ores were mined for one year during the test.The ore loss rate was reduced to 3.8 %，and the ore dilution rate was reduced to 5.3 %.Compared with the short-hole shrinkage method adopted in early times，68.19 yuan/t more gains are added，creating significant economic benefits.The method can be promoted and applied all-out in the mining of steeply inclined thin ore bodies in Chaihulanzi Gold Mine.

Keywords： steeply inclined thin ore body;broken;outside-the-vein raise;upward horizontal slicing;filling mining method;single crosshead