静态留矿法在不稳固矿脉开采中的应用

王浪

甘肃中金黄金矿业有限责任公司，中国·甘肃 陇南 742500

1 引言

大店沟金矿设计采矿方法为浅孔留矿法和削壁充填法，实际应用中主要采用浅孔留矿法进行回采，并尝试了分层崩落法，但效果均不理想。针对大店沟金矿开采过程中矿石贫化大、矿岩破碎、生产能力低等问题，因此及时开展大店沟矿金矿安全高效低损失贫化开采技术研究，解决目前公司井下安全生产管理难度大，损失贫化高的难题势在必行。

2 矿石地质简况及开采条件

大店沟金矿矿体均位于韧性剪切带内，岩性为绢云石英片岩，经过了长期内外动力地质作用，特别是普遍经过了后期硅化，矿体围岩岩石结构较致密，硬度较大。由于属片岩并受剪切和蚀变作用，上下盘围岩较破碎，为不稳固～中等稳固岩体。岩石硬度f=10～12，体重2.81t/m³，松散系数1.52。

矿体一般沿走向长200～600m，14 个矿体平均走向长470m，沿倾向延伸150～400m，产状350°∠70°～85°，有时近于直立，甚至倾向反过来向160°～170°倾。矿体在平面上为多条脉大致平行呈群状分布，形态比较简单，多呈似层状、透镜状等。

矿岩不结块，不自燃，矿区地表允许陷落。矿床水文地质条件简单。

3 矿脉开采面临的问题及解决方案

目前，大店沟金矿主要采用浅孔留矿法进行开采，1885 中段8-12 线采用分段留矿崩落发进行开采[1]，充填系统正在建设中。采用浅孔留矿法继续开采1750 中段、1700中段面临较为严重的问题，主要有以下几点：

①矿体赋存在韧性剪切带中，上下盘围岩较破碎，回采过程中采幅不易控制，将废石采下混入或丢掉矿石，造成贫化损失居高不下。②采场回采过程顶板和上下盘极易跨落，人员在空场里进行采矿等作业，易发生顶冒落和采场上下盘片帮等安全隐患，安全管理难度大[2]。③爆破后上下盘围岩发生大面积片落，造成大量的矿石贫化。同时片落的围岩经常堵塞出矿进路，致使采下的矿石不能放出，或者使采场无法继续向上回采，造成资源损失。此外，在处理片落的大块时，二次破碎量大，消耗大量炸药，也会造成大量资源损失。④为了保护采场的稳定，经常在采场内低品位地段留下部分矿柱以支撑上下盘围岩，造成矿石损失，严重影响矿山生产和企业的经济效益[3]。除此之外，在采场内留矿柱还会造成施工不便和影响采场最终出矿。

通过对矿区开采状况、工程地质和地压活动等多方面综合调查研究，分析认为：回采和出矿过程造成大面积片帮是因为矿体受构造控制，上下盘围岩构造较多，每条构造基本都能使矿体产生错位，且断层出现处矿岩极不稳固；采用浅孔留矿法进行回采时，在放矿的过程中矿石下沉，这种下沉会使松散的矿石对采场的上下盘失去支护能力，应力二次作用，对上下盘产生扰动和破坏，达到一定程度，围岩就会脱落[4]。

为了改变目前矿区采场回采和放矿过程中的片帮现象，根据矿体的赋存条件及矿岩性质，通过现场调查及分析相关地质资料，选定在1700 中段6-8 线采用静态留矿法进行试验[5]。

4 静态留矿法采矿试验

4.1 矿房构成要素

矿房沿走向布置，运输巷道布置在矿体下盘，采用平底结构出矿。阶段高度50m，矿房长度40m，矿房宽度即矿体宽度，矿房间柱宽6m，顶柱3～5m。

4.2 采准工作

首先沿矿脉施工沿脉巷，作为回采拉底巷。然后，在采场两翼布置人行通风天井，天井一般布置在矿体下盘，几条矿体共用一条天井，并每隔5m 高差施工天井中穿，中穿穿透矿体，兼做探矿，人员、材料、设备通过该天井及中穿进入采场。最后，在下盘脉外施工一条脉外运输巷，并每隔6m 施工出矿进路，脉外运输巷及出矿进路和采场回采同时施工，加快采场回采进度。

4.3 矿房回采

采场内布置2 台钻机，采用强采强出技术[6]，加速采场回采和放矿作业。回采凿岩采用上向凿岩。上向炮眼一般为前倾75°～85°。矿石崩落后，利用电耙将三分之一采下矿石耙入8 线木溜井，再利用矿车运出。木溜井随工作面的推进而加高，矿石必须由木溜井放出，采场未结束禁止利用出矿进路出矿。溜井上部设置格筛，格筛规格200mm×200mm。大块及时在采场内处理。当矿房回采至顶柱时，利用出矿进路进行大量放矿，大量放矿时要均衡出矿，即每个出矿进路轮流依次定量放矿，当每个出矿进路品位降低到规定的最低品位时停止出矿；采场大量出矿时，实施强化作业[7]，即每天多班出矿。

4.4 采场通风

新鲜风流从8 线天井经天井中穿，进入采场，稀释作业面毒有害气体后，污风从6 线天井排出，在天井下口架设5.5kW 局扇进行辅助通风。

4.5 采场支护

在采场用圆木打木点柱进行护顶。立柱的上下端与采场顶、底顶实；点柱间距一般为2～3m，在顶板破碎或断层处可进行点柱密集加固。爆破前，应拆除采场内的点柱。

5 静态留矿法试验效果

经过现场试验研究和生产实践，采用静态留矿法技术方案有以下几点优势：

①采用静态留矿法，在8 线设置专用局部顺路放矿木溜井，在矿房回采时将每次采下的1/3 矿量运至专用局部放矿溜井，进行局部放矿，可大幅减少由于矿石频繁流动所导致的挤压摩擦冲击上盘围岩现象，有效避免了围岩的大面积片落。②在采场中的2/3 的矿石在采矿过程中起到了干式充填作用，能够对上下盘的软岩层起到良好的支护作用，限制了围岩的有害变形，使采场的安全性明显增强。③强采强出技术的应用，使采场生产能力大大提高，与类似地段的矿块相比，生产能力提高了30%～40%左右。④在大量集中放矿过程中上下盘围岩没有出现大面积塌落现象，保证了出矿质量，降低了损失贫化。⑤与浅孔留矿法相比，工程量没有变化，加大了木材的消耗，工人劳动强度较大，单个矿房回采增加了木溜井架设时间，生产能力大大提高。通过技术经济分析，虽然采矿成本增高，但经济效益明显增加，对于控制采场贫化具有可行性。

6 结语

静态留矿法是普通浅孔留矿法的一个变种，其特点是在普通浅孔留矿法的基础上，改变了崩落矿石的运输方式，即在回采作业期间，通过安装在采场内的溜矿井把采场采出矿石的1/3 放出，其余矿石留在采场内以支持采空区。此采矿方法大幅度降低了采场损失贫化，提高了出矿品位。这在大店沟金矿生产中是值得借鉴的一种方法和工艺。