缓倾斜矿体残矿回收方案设计

龙云刚

(福建省新华都工程有限责任公司)



缓倾斜矿体残矿回收方案设计

龙云刚

(福建省新华都工程有限责任公司)

摘要为综合利用矿产资源，延长矿山服务年限，残矿回收工作得到矿山企业高度重视。根据西朝钼矿地质构造情况，对顶板岩体的沉降变形及顶板沿倾向滑移进行监测，结合对矿山地压的监测结果与采场中矿柱间距优化分析，在现有切割上山施工混凝土连续人工矿柱进行残矿回收。通过对708中段V1试验矿块的残矿回收，按吨矿利润96.4元计算，可获利润近8万元，为矿山企业创造良好的经济效益，同时也为后续残矿的回收工作提供了指导经验。

关键词地压监测人工矿柱残矿回收

矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，矿产资源不可再生，随着市场经济的快速发展，矿产资源的消耗量也越来越大。为综合利用已探明的矿产资源，延长矿山服务年限，实施残矿回收工作对矿山企业来说刻不容缓。

1矿山概况

西朝钼矿属脉型单钼矿床，共计有V1、V2、M33条矿脉，V1为主矿脉，平均厚1.33 m，倾角为10°～25°，平均品位为0.811%，矿石密度为2.62 t/m3，松散系数为1.6。矿体顶底板围岩主要由似斑状中细粒二长花岗岩组成，局部是闪长岩，矿区内断裂构造发育，尤其是成矿后的几组断裂构造对岩、矿层的连续性和稳固性破坏很大。岩、矿的层理裂隙也十分发育，层理裂隙面往往有水渗出,并含有泥质灰岩或高品位的极薄辉钼矿，局部矿岩体稳固性较差。

西朝钼矿采用平硐+斜坡道联合开拓，平硐以上先采下中段，后采上中段；平硐以下先采上中段，后采下中段。根据矿脉的赋存情况，中段高度为10～25 m。采用浅孔房柱法与削壁充填法相结合的采矿方法，采区和矿房沿矿脉走向布置，采区走向长50～80 m，倾向长40～70 m，采场高度约2 m。每个采区掘一条采准回风井与上中段平巷贯通，每个采区内布置5～8个矿房，矿房宽8～10 m，矿房中留规则点柱，点柱规格为3 m×3 m，利用本采场或相邻采场低品位矿石及废石进行干式充填。

2残矿回采条件

2.1矿山地压监测

在残矿回收设计前，先对矿山进行70 d地压监测。根据现场地压显现特点，对顶底板之间人工矿柱变形(图1)和顶板岩体沿倾向下滑变形进行监测。监测结果显示，人工矿柱竖向变形为0.3 mm；顶板下滑位移严重区段位移值较小，最大为1.5 mm，最小为0.8 mm，可以认为没有明显下滑。从监测得到的顶板沉降和顶板压力来看，矿山地压没有剧烈活动的迹象。

图1　混凝土应变计观测示意

2.2矿柱间距优化分析

通过对塑性区分析，在回采过程中，宽2 m的C20混凝土人工矿柱均处于弹性状态，但采场顶板和底板在次生应力作用下，均产生塑性流动，顶板塑性区的影响范围为6～10 m，底板塑性区的影响范围为4～8 m。塑性区的范围随矿柱间距的减小而减小，当矿柱的间距小于8 m时，采场的顶底板仅出现拉应力塑性区，进而产生塑性流动；当矿柱的间距大于10 m时，采场的顶底板会同时出现剪应力塑性区和拉应力塑性区。单纯从塑性区展开范围来看，矿柱的间距越小越安全，不宜大于8 m，从经济的角度出发，间距越小混凝土的用量就越大，回采的成本就越高。因此，采场中混凝土人工矿柱的间距宜取8～10 m，正好与原开采设计切割上山间距相符。

3残矿回收方案

根据对矿山地压监测结果及采场中矿柱间距的优化分析，综合考虑残矿回收的安全性、经济性，选择残矿品位较高、矿量较大、未发生过大的地压活动的708 m中段V1矿块为试验地点。

3.1混凝土条带状矿柱的构筑

为回采切割上山两侧的堆砌充填体和矿石点柱，首先沿现有切割上山在采场施工2条混凝土条带状人工连续矿柱，混凝土等级为C20，以保证回采残矿时的安全。

3.2堆砌充填体的回收

2条混凝土条带状人工矿柱养护1个月后，即可开始残矿回采。回采顺序为由下而上，采用30 kW 电耙绞车倒运矿石。为保证安全，初始开挖的矿房宽度不大于4 m，并在矿房两侧安装木支柱，木支柱间距为1 m，排距为2 m，最终向上开挖至728 m中段与V1沿脉巷道贯通；之后再回收两侧的充填体和矿柱，当遇到留下的原岩矿柱时，采用爆破法回收。

3.3底柱回收

由于采场不规则布置，顶底柱间距不等，根据井下实际情况，顶柱暂不考虑回收，主要回收底柱。在安全的前提条件下，为获得最大的经济效益，首选在矿体厚1 m以上的底柱进行回收，根据现场实际情况，采用隔一采一的方式。在条件许可时，也可全部回采，但要加快回收进度，保障作业安全，并与其它点柱、矿柱回收协调进行。回收底柱矿石时，在梨形矿柱两边以原有出矿口砌钢筋混凝土预制块支撑顶板，矿柱内侧(即倾向方向上底柱的上侧)以木支柱进行临时支护，以确保作业安全。

底柱回收顺序：首先用片石或混凝土将出矿口填满；在采场内沿梨形矿柱内侧支木柱；在沿脉巷道内用浅眼爆破回收出矿口之间的梨形矿柱；回收完毕，在梨形矿柱处用混凝土预制块垛支撑顶板，防止垮落。V1矿块残矿回收示意见图2。

图2　708～728V1矿块残矿回收示意(单位：m)

4应用效果

矿房水平投影面积为302 m2,采空区高2 m，充填体和点柱体体积按占空区体积的80%计算，松散密度为1.6 t/m3，计算回收充填体及点柱矿量为773 t，回收底柱矿量为47 t。充填体及点柱综合按品位0.3%、单价300元/t计算，收益为231 900元，回收底柱按品位0.8%、单价800元/t计算，收益为37 600元。回收充填体及底柱采矿费用为22 448元；混凝土带状人工矿柱2条，每条30 m，费用为168 000元；最终可获得利润79 052元，吨矿利润为96.4元。残矿回收主要技术经济指标见表1。

表1　残矿回收主要技术经济指标

5结语

通过对西朝钼矿708 m中段V1试验矿块残矿回收条件进行分析，得到可行的设计方案，并进行试验，取得了很好的经济效益和社会效益，减少资源损失，提高资源利用率，为后续残矿回收提供了指导。

(收稿日期2015-12-07)

龙云刚(1973—)，男，工程师，364200 福建省上杭市。