围岩失稳状态下的大放矿实践

施东风

(浙江省遂昌金矿有限公司)

围岩失稳状态下的大放矿实践

施东风

(浙江省遂昌金矿有限公司)

采用留矿法回采倾斜脉状矿体,放矿是一难点,尤其是大放矿阶段,矿石无法自溜放出,需要借助电耙等设备辅助放矿,但在上盘围岩失稳冒落后则无法实现。遂昌金矿采取人工混凝土柱(隔离层)自上而下进行护顶,安全、顺利地完成了围岩失稳状态下的大放矿,值得类似矿山借鉴。

留矿法 倾斜矿体 围岩失稳 大放矿

浙江省遂昌金矿有限公司是一家国有黄金矿山企业,地下开采,平硐-盲竖井联合开拓。矿体以脉状产出,走向东西,倾向南,倾角40°～52°,属倾斜矿体。采用浅孔留矿法开采,电耙辅助平场和出矿(包括上采和大放矿阶段)。矿区主要岩性为火山碎屑岩和黑云斜长片麻岩,岩性致密坚硬。矿床属石英脉型和蚀变岩型金矿,大部分矿石致密坚硬,完整性好。局部断裂带部位裂隙发育,矿岩破碎,稳定性较差。矿体顶底板主要为黑云斜长片麻岩和少量的霏细岩等中酸性脉岩,岩石的完整性、稳定性均较好,但在受断裂构造影响地段需要进行一定的支护。该矿中矿段回采生产初期主要为Ⅳ-1矿体,上盘围岩稳定情况较好,回采过程无需采取护顶措施,或只需在矿房中适当留有矿柱,便能顺利上采直至大放矿结束。但随着开采延深,特别是有脉岩和断裂切错的矿块,在回采过程,尤其是大放矿阶段,部分采场的存窿矿石放出困难,成为采矿生产、技术管理的一个难题。

1 5023采场大放矿

1.1 采场地质概况

遂昌金矿5023矿块位于Ⅳ-2矿体中下部,东部5022采空区,西为5024矿块,顶部为5426采空区,下部为4621采场。金银矿体赋存于脉石英岩和石英网脉中,矿体产状160°～180°∠42°～50°。围岩为片麻岩,矿体顶、底板和围岩在近540 m中段高度为断裂接触,裂面光滑。矿块中有一条近北东向断层,产状115°～145°∠65°～83°,约从535 m高程开始,采场顶板由一处180°∠40°～44°的光面所控制,西头采场内还发育与之近15°相交的光面,两光面间楔形矿体曾出现冒落。采场西端有条霏细斑岩,产状270°～285°∠78°～89°,矿块划分时作为矿块西界,回采时作为西间柱。矿体平均厚5.45 m,表现为东薄西厚、下薄上厚的变化规律。矿块地质资料提供平均品位：Au 9.83 g/t,Ag 44.00 g/t。

1.2 大放矿方案

5023采场于1991年10月起开始上采,1992年5月完成矿房回采作业,采矿方法为浅孔留矿法,主要以YSP-45型凿岩机凿上向眼落矿。上采过程上盘围岩稳定性较好,矿房内未采取留矿柱等支护措施。上采到顶柱后,将顶柱及上部5426底柱自下而上一并回收。整个回采过程共采下矿石量15 913 t,矿石平均品位Au 9.87 g/t，Ag 47.62 g/t(实际矿石品位变好),矿房内存窿矿量10 609 t。回采阶段结束后,根据当时出窿矿点的生产安排,该矿房到2001年初进行大放矿处理。当大放矿下降到540 m中段以下约5 m高度时,采空区上盘围岩严重失稳并出现冒落,存窿矿石只放出1 612 t。因采场底板坡度较缓,存窿矿石无法自溜放出,设计借助电耙辅助出矿,但上盘围岩有随矿石下放空区面积不断暴露而进一步冒落迹象。通过分析,认为矿房西端受霏细斑岩穿切和上部北东向断层接触控制,在回采阶段空区暴露面积不大,未出现上盘围岩明显失稳迹象,其次是矿石存窿时间过久。因此，要顺利完成该采场大放矿,必须采取相应的支护措施。经过多方案比较,最终确定自上而下进行人工混凝土柱(隔离层)支护,确保大放矿作业安全,减少矿石二次贫化,保证矿石质量。

1.3 方案实施

为了下部放矿的安全,将上部空区不安全隐患与下部存窿矿石隔离开来,第一次混凝土隔离层浇灌定在540 m中段以下5 m。混凝土隔离层设计以梁板相结合配置钢筋,主筋插入上、下盘围岩内,混凝土标号为C20,混凝土隔离层厚度1.8 m,走向长度19 m,平均跨度5.9 m,浇灌工程量202.5 m3。第一次混凝土隔离层浇灌完成过了养护期后,立即进行其下部存窿矿的放矿作业；第二次支护到530 m副中段高度位置时,上盘围岩再次出现失稳现象,通过勘察,确定第二次护顶以混凝土柱的形式进行浇灌,并以当前采空区存窿矿石所在高度进行布点,分3个混凝土柱,其结构与混凝土隔离层相似,混凝土标号为C20,高度2.5 m,走向长度分别为5,6,4 m,平均跨度5.1 m,浇灌工程量187.0 m3；第三次护顶,矿石放到距500 m中段约10 m位置,采空区东头上盘围岩出现裂隙,放矿将造成冒顶,仍采用C20混凝土浇灌,高度2.5 m,走向长度7 m,平均跨度5.4 m,浇灌工程量94.1 m3。混凝土柱(隔离层)护顶位置见图1。

图1 混凝土柱(隔离层)护顶位置纵投影示意

为安全回收5023采场底柱进行了第四次混凝土浇灌,将底柱与上部空区隔离,与4621采场顶柱自下而上一并回收,该混凝土隔离层浇灌于2003年12月结束。

2 经济评价

在上盘围岩失稳状态下完成5023采空区存窿矿石的大放矿和下部底柱的回收,共完成混凝土柱(隔离层)护顶浇灌4次,计673.3 m3,其中针对大放矿处理混凝土浇灌量486.3 m3,见表1。

表1 混凝土隔离层(点柱)工程量统计

遂昌金矿中矿段5023矿块矿石量14 294 t，到大放矿结束,共采(放)出矿石量16 239 t,其中存窿矿量放出10 609 t,采取护顶措施后放出9 323 t(其中废石冒落废石326),平均出矿品位Au 9.67 g/t，Ag 46.66 g/t,见表2。从表2中可以看出,通过护顶措施,矿石得以安全放出，二次贫化率只占3.5%(废石混入主要是在第一次护顶前),提高了出窿矿石质量。混凝土隔离层(混凝土顶柱)直接投入19.381万元(其中直接用于护顶措施费用12.806万元),护顶后放出的矿石量按当时收购价产值达120余万元,经济效益可观。

表2 矿量分类统计

3 结 语

用留矿法回采倾斜矿体,运用电耙平场和辅助出矿。随着大放矿的进行,上盘围岩暴露面积逐渐增大,采空区失稳现象出现。对于高价值矿种开采,回采阶段矿房内预先留矿柱护顶,造成资源损失；用人工矿柱护顶,回采周期增加,施工作业生产组织困难,造成大量压矿,甚至许多矿石永远无法出窿,损失严重。采用人工混凝土(隔离层)自上而下进行护顶,可实现矿石的安全顺利地放出,对类似条件下的高价值矿种具有一定的参考价值。

2015-02-05)

施东风(1965—)，男,工程师,323304 浙江省遂昌县濂竹乡治岭头花园岭。