资源接续紧张局面下残矿回采的研究与实践

林芊君，刘家瑞，张书金，陈青林，安傲清

资源接续紧张局面下残矿回采的研究与实践

林芊君，刘家瑞，张书金，陈青林，安傲清

(山东黄金矿业（玲珑）有限公司，山东 招远市 265400)

黄金作为不可再生资源，随着金矿开采，其资源接续压力日趋紧张，可采资源量亟待突破。针对玲珑金矿某矿区资源接续紧张的形势，在残矿回采与利用上取得突破：针对不同存在形式的残矿，采用下斜坡道、下地井、上天井或者直接挑矿等方式成功地回采了大量残矿，创造了较高的经济效益，有力地缓解了该矿区资源接续紧张的形势，并在集团公司内部得到了推广及应用。

资源接续;残矿;斜坡道;地井;天井

0 前 言

黄金是重要的战略储备资源，它兼具货币与商品双重属性和重要价值[1]，因此从古至今备受关注。近年来，随着金矿持续开采，黄金作为不可再生资源，其可采的资源量越来越少，尤其是一些老矿山，资源接续压力日趋紧张，可采资源量亟待突破。面对严峻形势，许多矿山开始在边角残矿的回采与利用上寻求突破，以期打开生产局面，相关专家和学者也进行了大量的理论研究和现场实践[2-15]。刘胜光等根据山东黄金集团焦家金矿残采中段的开采技术条件采用自下而上分层进路法对其房柱及矿柱进行连续回采[16]。李印洪利用井下充填系统泵送碎石混凝土充填料形成人工连续矿柱回采峪耳崖金矿21号脉残矿资源[17]。王长新等结合新疆某矿山的实际开采情况针对不同赋存状态和开采阶段的残矿提出了不同的回采方案，并探讨了回采过程中的安全措施[18]。毛勇等针对矿山井下残矿资源不同的赋存条件，提出了下盘接触带残矿回采、崩落法与充填法衔接分段残矿回采、上盘接触带残矿回采等具体的回采方案回采残矿[19]。朱先艳等在研究新疆某金矿老采空区残留矿体赋存状态和开采技术条件的基础上，灵活多变采用多种充填采矿方法，在确保本质安全的前提下，降低贫化损失，提高残矿回采率[20]。

虽然很多专家、学者以及工程技术人员针对不同形式的残矿做了大量的研究和实践，大多数以充填采矿为主，但是对于充填管路较远的残采地点来说，利用充填采矿需要远距离架设充填管路，增加了高昂的成本。玲珑金矿该矿区很多的残采地点离充填管路较远，不适宜用充填采矿，但是部分地点的底部可考虑用崩落的毛石充填以保障作业安全。经过多次理论论证和现场实践，已经形成了以下斜坡道、下地井、上天井以及直接挑矿等为主的符合该矿区实际的残采方式。

1 残矿回采方案

山东黄金矿业有限公司（玲珑）有限公司（下称“玲珑金矿”）位于中国金都—山东省招远市，据史料记载开采历史可追溯至宋朝，开采时间较长，成绩颇丰。自1962年正式建矿至2017年11月16日，已累计产金100 t[21]。随着服务时间的逐渐增长，玲珑金矿深部基建期较长、浅部资源枯竭形势逼人，金矿资源接续压力日渐紧张。

由于成立之初的技术限制以及市场需求等，该矿区很长一段时间开采高品位矿石，一些当时的低品位矿石（比如5 g/t）被搁置，矿体纵向厚度80~500 m，分布于两个中段之间或者中段顶板以上；由于采场上采时可能有民采渗入中段间而被迫中止采矿作业，但是其对应的上部矿体尚未完全采完，留有顶柱或者部分矿柱；由于利益驱动，民采渗透的地方仅回采一级矿，大量三级矿完整留存。这些残矿资源所属矿脉以北倾为主，倾角集中在60°~80°之间。在资源接续紧张的严峻形势下，如果顺利开采这些残矿资源，必将成为延长矿山服务年限、缓解资源接续压力的有效途径，所以有必要对残矿进行开采。

由于开采条件、回采技术、回采盲区以及民采介入等原因，导致部分矿柱、残留矿体以及民采留下的三级矿仍然存在，但随着回采技术不断成熟，开采条件逐渐变好，这些残矿陆续呈现出开采价值。因为残矿可能存在于中段底板的下部、中段顶板的上部且残矿暴露的面积大小不同，所以残矿回采时需根据不同的情况采取不同的方案。目前，该矿区存在以下几种成熟的回采方案。

1.1 下向斜坡道

采场在上掘回采的过程中，由于民采渗透在中段间，导致无法继续上采，因此需要从上部中段下斜坡道拦截民采，同时回采残余的矿体；或者在掘进的过程中打透民采的巷道，进而发现其内部已被民采采过，但民采只回采了10 g/t以上的高品位矿石，剩余的矿石未被破坏，且上部和下部均有矿体、下部原有的采准工程尚存，这种既厚也宽的残矿也需要通过下向斜坡道直接回采。

目前，斜坡道分为上向斜坡道和下向斜坡道[3]，该矿区的上向斜坡道是人行斜井，下向斜坡道用来回采残矿、地质探矿或者拦截民采。该方案优点是直接、简单，回采时间短，回采率高。缺点是不易掌握下掘的垂直高度、容易被民采反拦截。

以10 m的下向斜坡道为例，其纵投影见图1。该方案充分利用斜坡道，共1层，垂直高度10 m，倾角12°，斜坡道长度48 m，斜坡道规格为2.5 m× 2.5 m，斜坡道施工结束后根据实际矿化情况再设计回采方案。

图1 斜坡道纵投影

该矿区在1年内借助斜坡道回采残矿40000 t左右，金属量约80 kg。

1.2 下地井

采场的底部品位较高，且经推测并证明底板以下仍存留同一条矿脉，此时可以下地井进行回采。另外，采场上采过程中可能遇到民采巷道，民采已经在巷道顶板采了一部分，且证实上部仍然有矿，但是不影响从上部中段下地井，此时可下地井拦截民采，同时回采矿石。

地井通常是由中段底板下掘或者下斜坡道底板下掘，一层10 m，根据实际矿体的赋存情况好坏以及中段与中段间的连通情况可分一次地井和二次地井。该方案优点是回采的矿体价值较高，安全性比较有保障；缺点是成本较高，回采速度慢。

一次地井是从底板下掘10 m（见图2），个别情况，如果下部中段条件允许且矿化较好，可下二次地井即从上部中段底板下掘20 m；下掘到位后，技术人员及时跟踪，沿矿掘联络穿直到无矿为止；待探矿到位后即可上采，并视岩石稳定情况留出安全顶板以保护上部中段的底板。

图2 地井纵投影

该矿区在1年内借助地井回采残矿30000 t左右，金属量约120 kg。

1.3 直接挑矿

当矿体厚度在6 m以下且初始空顶不高于2 m时，可直接挑矿；下斜坡道或地井等方式拦截民采后，民采由于技术原因或者利益驱动只采了一部分，剩下的矿品位尚可且矿体厚度不超过6 m也可直接挑矿（见图3）。

图3 直接挑矿

直接挑矿就是不用打工程直接上掘回采，既节省人工成本，又大大节省了采矿时间，但是该方案必须做好支护，必须做好探放水工作。

以探矿巷为自由面,采场自下而上分层，如果从西边进入作业地点，由东往西后退式回采；如果从东边进入作业地点，则由西向东后退式回采，具体情况可参考图3。

该矿区在1年内通过直接挑矿回采残矿20000 t左右，金属量约40 kg。

1.4 上天井

矿体位于两个中段之间，离上部中段和下部中段均有一定的距离，此时不宜采用下地井和下向斜坡道，因为此种情况采用这两种方式成本过高，故考虑施工天井进行回采。

天井由中段顶板上掘形成，有时也可借助中段与中段间的贯通井。天井一般是行人的，该矿区在此基础上巧妙地利用天井来回采残矿（见图4）。优点是成本低，回采速度快；缺点是由于处在中段间导致通风较差，必须加大通风力度。

图4 天井回采纵投影

回采时先打人行井，必要时可再打一个矿石溜井，联络穿数量及每层的回采高度根据实际情况而定，作业人员需及时做好防护。作业人员通过人行井上下；采下的矿通过人工借助小推车运送至人行井落至下部中段，在下部中段用铲运机将采场落下矿石装入0.7 m3翻斗式矿车，用3 t电机车牵引至下部中段溜井处。

该矿区在1年内借助天井回采残矿5000 t，金属量约10 kg。

1.5 其 他

鉴于残矿成因以及存在形式的复杂性，有时候也会采取以上2种或者3种方案综合的方式回采残矿。除了上述4种常见残矿回采方案外，未来可根据该矿区实际情况探索电耙道、中深孔爆破等回采技术。

2 经济效益分析

该矿残矿回采经济效益见表1。

表1 残矿回采经济效益分析

3 小 结

（1）针对资源接续紧张问题，提出了用下斜坡道、上天井、下地井、直接挑矿等方式进行残矿回采。

（2）根据不同赋存形式的残矿，应全面考虑各方案的优缺点，选择最优的方案，只有这样才能最大化地回采残矿。

（3）在一年时间内利用上述方法累计回采残矿70000 t以上，金属量约210 kg，按照2018年黄金均价271元/g计算，直接经济价值达5691万元，创造了较高的经济效益，可在公司内部及集团内部推广。

（4）创新没有完成时，随着科技的不断进步、设备的不断更新，现行方案由于机械化程度不高可能会跟不上时代的要求，可逐步考虑机械化，以更好地应用到残矿回采中。

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(2019-07-23)

林芊君(1991—)，男，山东招远人，硕士研究生，采矿助理工程师，从事采矿技术的管理与研究，Email: 1749774801@qq.com。