断裂构造破碎带内发育的低品位薄矿体采矿工艺技术

刘廷程,辛金秀,侯志林

(岷县天昊黄金有限责任公司, 甘肃 定西市 748000)

1 概 述

岷县天昊黄金有限责任公司位于甘肃定西市岷县秦许乡,为山东招金集团招金矿业股份有限公司控股子公司。公司成立于2001年6月,主要开采鹿儿坝矿区的鹿峰金矿,该矿设计确定为地下开采,生产能力为6．0万t/a、200 t/d,现矿山年采选矿生产能力可达到20万t。

鹿峰矿区位于甘肃省南部山区甘川交界处,区域在大地构造体系上属于秦祁昆造山系、秦岭弧盆系、泽库前陆盆地。区域上断裂构造较发育,以区域性大断裂为主,走向北西-北西西-东,性质以压性、压扭性断裂为主,规模较大,控制着本区的地质体分布及构造格架,是控岩控矿断裂。矿区围岩蚀变强烈,受断裂构造控制而多沿断裂带分布。鹿峰金矿属于热液型矿床,矿体主要产出于构造断裂破碎带中,主要矿种有金、锑等贵金属。开采至今,矿床由25个矿体组成,主矿体Ⅰ-1、Ⅱ-2,赋存标高＋2780~＋2400 m,＋2730~＋2450 m,走向长335~1260 m,倾向延深282~365 m,平均厚1．38~3．58 m,矿体规模属中到大型、中型。矿床属于水文地质条件简单,工程地质条件中等,环境地质条件中等~差的Ⅲ—3型。

矿石加工技术性能良好。共探获矿产储量约353．3万t,保有资源量238．3万t,目前已经有180万t纳入工业设计,一般地质品位3．5~4 g/t。矿体呈似层状产出,总体走向85°,倾向南,倾角53°~73°,平均倾角70°,矿体厚度基本为0．8~2 m 之间,平均1．5 m。

2 构造破碎带对生产造成的不良影响

鹿峰金矿主要发育在断裂构造破碎带内,矿岩主要是含粉砂质绢云母砂岩、板岩等,均具有碳酸盐化、硅化等特征,且含粉砂质、绢云母和碳泥质等成分,成矿断裂破碎带为易导水含水层,所以矿岩遇水后容易泥化膨胀,导致其变得十分软破,开挖后易崩落垮塌。由于其开采技术条件极为复杂,开采难度极大,矿山开采前期设计采用过浅孔留矿采矿法、上向水平分层干式充填法和削壁充填法等采矿工艺,由于受开采技术条件限制,开采效果不甚理想,生产过程中均没有取得理想的技术经济指标,且一直存在着如下几种不同程度的安全、生产技术难题:

(1)生产效率低下,采场每天出矿量仅约20 t。

(2)采矿贫化很大,一般地质品位3．5~4 g/t,而出矿品位只有2 g/t左右,甚至更低,局部少量高品位的采场也没有取得好的出矿品位,由于大量垮冒废石混入,导致其采场采矿贫化率很大甚至报废。

(3)采切比极高,一般类似矿体的采切比为30~40 m/kt,而此处采场却基本达到了90 m/kt。

(4)采矿成本较高,矿山目前的空场条件下采矿车间成本为200元左右,也高出同类矿山许多。

(5)安全隐患大,采场内破碎岩体片帮垮塌没有得到有效处理,给工作人员带来较大安全风险。

以上系列问题一直困扰和威胁着矿山的安全生产和发展,甚至担心以后将有可能因此而导致矿山被迫停产。为此,矿山多年来一直不断实践、调整、改良、变革采矿工艺,最终确定了现有的采矿工艺技术——浅孔分层回采联合小分段自然崩落采矿法[1-2],并取得了较理想的技术经济指标,具有较好的推广意义。

3 采矿工艺技术

(1)方案特点。浅孔分层回采联合小分段自然崩落的采矿法工艺特点是将矿块从上至下依次分为5~6个分段,分段高度为6~7 m。采用下盘天井与各分段贯通。在分段拉底巷道端部向上挑落矿石,崩落顶板和部分侧帮围岩,在分段拉底巷道内实现凿岩、爆破、出矿,人员均在木支护下作业。采用单段回采,分步距崩落矿石,端部崩落顶板和围岩,单段覆盖岩下出矿,后退式采矿,人工加小推车出矿。其具有灵活、生产成本低、采切工程量简单、消除了大量废石、有效处理了空区的特点。

(2)矿块布置方式。依据矿体产状,矿块及采场的布置方式均是沿矿体走向布置。采场回采后即崩落围岩进行充填处理空区,相邻采场间不留间柱,局部留设少量顶柱,不留底柱。

(3)开采顺序。矿山整体的中段开采顺序是从上至下开采,采场内从上分段逐步向下分段进行开采,分段内则是从端部后退式开采。

(4)采场结构参数。依据矿岩的稳固性条件和采矿生产工艺技术特点要求,设置的中段高度一般为40~60 m,目前矿山已经形成的中段高度为40 m。分段高度为6~8 m。采场长度为30 m,分左右各15 m各布置一个后退式的回采工作面。崩落单层高度为2~3 m,端部崩矿步距为2~3 m。

(5)采切工程布置。浅孔分层回采联合小分段自然崩落采矿法的采切工程包括:下盘天井、分段联络道、分段拉底巷道。主要是在采场矿体下盘经济合适的位置处开掘天井,天井在采场的中央位置,并联通上下2个中段的硐室和主运输巷道[1]。天井内合适的位置处开掘分段联络道,垂直或斜交矿体至矿体上盘边界。矿体内岩脉内走向左右布置分段拉底巷道至采场两端边界(见图1)。

该采场依据整体布置以及现有生产习惯,没有将中段穿脉巷道计算在内,2个采场的采切工程总长度为441 m,总工程量为1190．7 m3,采场矿量为9300 t,理论计算的采切比为47．4 m/kt和128 m3/kt。

图1 浅孔分层回采联合小分段自然崩落法采场布置

(6)回采工艺技术。回采工作主要包括撬顶清除浮石、拆除支护、凿岩、装药、爆破、支护及通风。回采作业面自下而上逐层逐步落矿,从拉底切割巷开始沿逆倾斜方向布置水平工作面,由下至上全面逐步逐层逐段落矿[2-3]。回采过程中凿岩采用矿山常用的7655型气腿式凿岩机,打上向倾斜和水平炮孔,炮孔倾角30°~40°,炮孔孔深2~2．5 m,孔径41 mm,炮孔采用矩阵型或一字型布孔,孔间距600~800 mm。采用直径为32 mm的2＃岩石乳化粉状药卷加导爆管非电起爆。对每个回采分层可以一次性全爆,也可分次逐步爆破。在分段拉底巷道内钻凿上向倾斜浅孔,以采场端部切割槽为自由面进行爆破,首次爆破可以爆破2~3 m步距,然后以爆堆为自由面进行挤压爆破,每次爆破2~3排炮孔,随即出矿,然后又挤压爆破从端部落矿,矿体的直接顶板和上下盘随着采场暴露面积的增大,自由崩落下来。一次爆破回采高度为2~3 m,分2~3次即可全部爆完一个步距,随着爆破的后退,支护逐步拆除,阶段采场工作面全长为30 m。回采作业的主要安全质量问题:一是严格控制开采边界和出矿品位,最大限度降低贫化;二是严格控制落矿块度,避免大块过多;三是严格控制好顶板和侧帮的垮冒,确保人员安全;四是确保支护的安装牢固有效,以保证安全;五是落矿和出矿要及时衔接,确保出矿效率。

出矿在回采作业面的木支护掩护下进行,采用现有的人工加小推车将单次崩落的矿石倒入下盘天井内溜至下部运走,采场人工搬运能力为30 t/d。

爆破后新鲜风流自下中段天井硐室(联络道)通过人行通风天井进入采场,清理工作面,污风由上端通风人行天井排至上中段回风巷。

(7)采空区处理。在回采过程中以及回采之后形成的空区均被垮冒废石充填,部分未填实的空区部分采用人工倒入废石进行充填[4]。

4 主要技术经济效果

采用浅孔分层回采联合小分段自然崩落采矿法在生产过程中取得的主要技术经济指标和原指标相比有了大大的改进(见表1)。

表1 浅孔分层回采联合小分段自然崩落采矿法技术经济指标