无底柱浅孔留矿法在溶洞断层矿体开采中的应用

卢俊华，谢建平

(天津华北地质勘查局， 天津 300170)

爬奔金矿位于老挝琅勃拉邦省巴乌县爬奔村，距琅勃拉邦省会城市54 km，为天津华北地质勘查局独资投资勘探开采一体化的金矿，为老挝境内第一座系统化开采的地下金矿山，被列入老挝“七五”计划重点开发项目，为华勘局拓展东南亚市场的重要基地。

爬奔金矿 2012年经老挝政府审批通过详查报告，进入矿业开发阶段。根据国内设计院提供的初步设计，采用平硐-溜井开拓，共计5个中段，分别是687，737，787，838 m和888 m中段，首采中段为687 m和737 m中段。

1 开采技术条件

1.1 矿体赋存条件

矿区主矿体为V-1号金矿体，控制长度为650 m，倾向为西倾，包括碳酸盐脉、含雄黄及红化蚀变岩，其中红化蚀变岩含金品位较高，形态呈大脉状。单工程穿矿厚度一般为1.1～6.87 m，最厚10.42 m，属于极薄至中厚矿体。矿体倾角集中于 55°～60°，从上到下倾角呈变陡趋势，属于倾斜至急倾斜矿体。

1.2 矿石特性

矿石为单一金矿物，成分较简单，主要载体为方解石，另含少量黄铁矿，蚀变岩中偶见自然金，以微粒金和细粒金为主。矿石构造主要有角砾构造、块状构造和细脉状构造。

1.3 矿石围岩条件

主矿体上下盘围岩均为矿化蚀变的碎裂灰岩、大理岩等，中等稳固。部分蚀变岩及接触的上下盘灰岩中存在小溶洞。矿石体重2.63 t/m3，围岩体重2.66 t/m3，松散系数 1.55。

1.4 水文及环境地质条件

参照区域内湄公河水位作为最低侵蚀基准面标高（+300 m），本期回采矿体标高在+687 m以上。雨季时，灰岩岩溶及砂岩裂隙渗水为主要补给水来源。矿区水文地质条件为简单类型。

矿区内北东-北北东向破碎带和韧脆性剪切带发育，不良地质包括溶洞和岩溶漏斗，矿区环境地质条件为中等类型。

1.5 工程地质条件

矿区工程地质条件属可溶盐岩类为主的复杂类型。回采中发现矿体中存在尺寸不同的溶洞，充填物以红色黏土和灰岩碎屑完全或不完全充填，多伴有渗水，其中 32号矿块遇到大型溶洞充填物，对矿体回采和出矿有较大影响。687 m和737 m中段部分矿块及断层分布见图1。

图1 矿块溶洞分布

2 采矿方法优选

爬奔金矿矿区控矿构造为断层，区域破碎带多、岩溶发育，矿体以急倾斜中厚矿体为主。此类矿体回采中面临以下问题。

（1）老挝是东南亚唯一内陆国家，工业落后，设备材料依靠进口，工人技术水平较低，开采时应尽量选择工艺简单、安全性高的采矿方法。

（2）矿区矿体厚度为极薄至中厚，以中厚为主，存在矿体厚度突变的可能。选择采矿方法需要考虑矿体厚度变化因素。

（3）矿区断层破碎带发育，回采过程中要注意控制矿块暴露面积，控制地压；岩溶充填物以红色黏土和灰岩碎屑完全或不完全充填，多伴有渗水，选择采矿方法时需考虑充填物对出矿的影响。

查阅文献资料，类似岩溶发育矿体回采经验较少。充分考虑矿体赋存条件、矿石特性、上下盘围岩稳定性、工程及水文和环境地质条件、设备现代化程度、生产能力要求、老挝区域生产力特点等因素，结合国内外同类矿山的开采经验，初选平底结构浅孔留矿法和上向水平干式充填法。本着安全可靠、易于管理、便于操作的原则，最终确定采用平底结构无底柱浅孔留矿法，该方法具有工艺简单、采切工程量少、能处理矿体厚度和倾角变化大、出矿简单等优点。

3 无底柱浅孔留矿法

爬奔金矿矿体平均厚度为3.36 m，采用无底柱浅孔留矿法（见图2）可得到较好效果。对于底部最大宽度达到12 m的高品位32号矿体，通过下部对应2号矿体挑顶回采，实现了顶柱的高品位矿石回采。

图2 平底结构浅孔留矿法

3.1 适用条件及采场结构参数

该方法适用于水平厚度小于5 m（对于部分7～8 m的矿体也可采用），倾角为55°以上，矿石和顶板围岩稳固性中等及以上的矿体。

采场沿走向布置，长50 m，宽为矿体厚度，中段高度 50 m，顶柱高度为 3～5 m，间柱宽度为 6 m，分层高度为1.8～2.0 m，采场底部采用平底结构，每隔5～7 m布置一条出矿穿脉。

3.2 采准切割

采切工程包括拉底巷、脉外运输巷、出矿穿脉、人行通风井和人行联络道，其中拉底巷、脉外运输巷及出矿穿脉随巷道安装22 kg轨道和道岔，根据需要安装滑触线。

根据各中段平硐见矿位置，沿脉施工拉底巷，副产矿石通过放矿系统进入原矿仓；脉外运输巷跟随拉底巷揭露矿体情况，沿脉布置在矿体下盘，稍落后于拉底巷施工；沿脉下盘每隔5～7 m布置一条出矿穿脉直接与拉底巷贯通，出矿穿脉长度根据出矿设备调整；每隔50 m左右，于矿岩完整性好、矿体品位低处施工脉内人行通风井，倾角同矿体倾角，若矿体品位较高或岩石破碎，则施工下盘人行通风井，并于人行天井中每隔5 m布置人行联络道，作为人员、材料进出采场通道。

3.3 回采工艺

在采场内由下向上分层回采，分层高度为1.8～2.0 m；采场内由一端向另一端退采，梯段工作面开采，采用YSP-45型凿岩机钻凿上向浅孔落矿，炮孔布置形式采用梅花形，孔间距为0.8～1.0 m，排距为0.6～0.7 m，孔深为1.8～2.0 m，每米崩矿量2.5 t，YSP-45 型凿岩机效率 20～28 m/(台·班)。爆破采用乳化炸药，非电导爆管起爆。

3.4 出矿

在出矿穿脉通过装岩机或扒渣机出矿至0.7 m3翻转式矿车，再采用ZK3-6/250电机车牵引至737 m中段卸至溜井，687 m中段直接运输至原矿仓。每次落矿只出1/3左右的矿石，以便在采场内形成2.0 m高的工作空间，其余留在采场内作为回采工作平台，采场回采结束后进行大量放矿。

回采过程中须加强顶板松石危石的清理，必要时采用木材、锚杆或锚杆加金属网加固顶板。

新鲜风流由中段脉外运输巷经人行通风井和人行联络道进入采场，洗刷工作面后，污风经另一侧人行通风井回至上中段平巷排出。采场爆破之后，为使炮烟得以尽快排除，需配备局扇加强通风。

3.5 主要技术经济指标

无底柱浅孔留矿法在爬奔金矿的应用获得了较好经济指标，包括：采场生产能力80 t/d，采切比 10.71 m/kt，损失率 8%（富矿段间柱和顶柱回采），贫化率10%，采矿工效13.3 t/工班。

4 结语

（1）平底结构浅孔留矿法在爬奔金矿的应用实现了落后生产力、复杂工程地质条件下的安全稳定生产，满足了日供矿600 t/d的生产能力要求。

（2）含水的溶洞充填物出矿难度大，易造成堵塞、结顶，平底结构大大提高了出矿效率，降低了出矿事故率。

（3）对于断层附近含破碎带矿石，浅孔留矿法采场堆存大量矿石有助于确保采场稳定性，通过先回采周边矿石，再逐步回采部分破碎矿石，优于分层充填采矿法。