河北大白阳金矿缓倾斜薄矿脉采矿方法综合技术研究

李 闯

（长春黄金研究院有限公司，吉林 长春 130000）

河北大白阳金矿有限公司位于河北省宣化区赵川镇安家窑村，前身为河北省宣化县大白阳金矿，是一座集采、选、冶为一体的黄金矿山，于1987年建成投产。采选规模由建矿初期的100t/d，发展到目前的600t/d。

1 工程概况

大白阳金矿矿体主要为含金石英脉、钾长石英脉，多呈致密块状、浸染状、团块状，稳固性一般较强。但由于成矿后多次构造活动以及长期的风化淋蚀，造成矿体松动、破碎，大大降低了矿体的稳定性。矿体顶底板围岩以角闪斜长变粒岩、片麻岩为主，由于受控矿构造破碎带及成矿后断裂的影响，围岩节理、裂隙较发育，顶底板围岩整体性受到了破坏，严重影响了顶底板围岩的稳定性。尤其受断层的影响，靠近其的矿体及围岩稳定性较差。

薄矿脉矿体的赋存特点为矿体倾向为270°～290°，走向330°～350°，倾角10°～15°，平均厚度2.5m～3m。

2 采矿方法选择

2.1 采矿方法选择主要思想

针对大白阳金矿缓倾斜薄矿脉，主要是为了降低采矿损失率、贫化率，提高生产能力。同时要结合矿山目前的生产现状，保证采矿方法试验研究项目能紧密结合矿山生产实际，做到目标、任务明确，达到切实解决采矿问题的目的[1，2]。

2.2 采矿方法选择

根据薄矿体的赋存特点和开采技术条件，同时结合矿山的生产实际，提出了2种可供选择的采矿方案，分别为机械化液压支柱护顶连续回采采矿法和普通房柱法。

2.2.1 机械化液压支柱护顶连续回采采矿法

该方法采用液压支柱替代自然矿柱支撑顶板，从而对薄矿体实现连续开采，达到降低矿石损失率、贫化率的目的[3，4]。

（1）矿块结构参数

矿块长沿矿体倾斜方向布置，中段高度10m，矿块斜长为80m。矿块内不留矿石点柱，采用液压支柱支撑顶板。矿块留有厚3m的顶底柱。

矿块宽沿矿体走向布置，宽为40m。矿块布置及结构参数见图1所示。

图1 机械化液压支柱护顶连续回采采矿法

（2）采准与切割

采准：首先在矿块上中段在矿体底板掘进沿脉巷道，用于进入采场凿岩、行人、通风等通道，并通过联络道与采场相通。利用矿块下中段沿脉巷道和采场联络道作为采场出矿、通风的通道。切割：利用矿块下中段沿脉巷道和采场联络道在采场内掘进切割上山，与上下中段沿脉巷道贯通，作为采矿作业补偿空间。

（3）回采工艺

回采以切割上山为自由面，沿矿体走向分条依次推进至矿块另一端，分条宽度2.5m，分条内逆倾斜由上中段往下中段回采。随着分条的回采架设液压支柱，液压支架的架设排距即为分条的宽度2.5m。为了保证回采安全及减少支架数量，支架的支拆步距为“采3拆1”，从而保证两排支架护顶的结构形式。

①液压支柱护顶。采用规格为长2.5m～2.7m、支护最高高度为3.2m～3.8m的液压支柱进行采场护顶，支架平均承载力为200千N。根据回采工艺的要求，支护的排距为2.5m，支护间距为2.5m。为了保证回采作业安全，支护步距采取“采3拆1”的结构形式。②采场出矿。采场内爆下的矿石，由铲运机进入采场，将矿石装入轮式运矿卡车中运出。

（4）采场项板管理

采用液压支柱替代自然矿柱的方式维持顶板的稳定性，随着回采的推进交替支、拆液压支，保证支架紧随回采工作面架设。由于空区面积不断增大及顶板跨度逐渐加大，采场顶板应力也逐渐增大。为了保证回采作业安全，对采场顶板采取切槽放顶的方式进行顶板管理。

（5）空区处理

随着回采工作面的推进，空区面积不断增大，待采空区面积增大到一定程度，在矿块空区中间位置采取切槽放顶，其目的是为了减小空区的暴露面积，释放地压，保证回采作业的安全，同时也达到了采空区治理的目的。

（6）主要技术经济指标

矿块综合生产能力 80t/d；

损失率 5.16%；

贫化率 8%；

千吨采切比 11.90m/kt（标准m）；

直接成本 46.39元/t。

2.2.2 普通房柱法

（1）矿块结构参数。矿块长沿矿体倾斜方向布置，中段高度10m，矿块斜长为80m。回采时在矿块内留2.5×2.5规则点柱，上下中段留有厚3m的顶底柱。

矿块宽沿矿体走向布置，宽为40m，其中矿房宽度5m，房间矿柱（点柱）宽度2.5m。矿块布置及结构参数见图2所示。

（2）采准与切割。采准：首先在矿块上中段在矿体底板掘进沿脉巷道，用于进入采场凿岩、行人、通风等通道，并通过联络道与采场相通。利用矿块下中段沿脉巷道和采场联络道作为采场出矿、通风的通道。

切割：利用矿块下中段沿脉巷道和采场联络道在采场内掘进切割上山，与上下中段沿脉巷道贯通，作为采矿作业补偿空间。

（3）回采工艺。回采以切割上山为自由面，沿矿体走向分条依次推进至矿块另一端。分条宽度2.5m。

采场内爆下的矿石，由铲运机进入采场，将矿石装入运矿卡车中运出。

图2 普通房柱采矿法

（4）采场项板管理。采场的顶板管理主要是通过留有规则的矿石点柱维护顶板的稳定性，局部稳定性较差的采用锚+网+喷进行支护。

（5）矿柱回采。矿柱回采主要是指点柱与顶底柱的回采，回采率按50%计算。

（6）空区处理。回采后形成的空区主要靠矿块的顶底矿柱和房间矿柱来支撑。矿房回采结束后，即可进行矿柱的部分回收。空区处理的主要手段为支撑+自然冒落+封闭的联合方法。

（7）主要技术经济指标。矿块综合生产能力50t/d；损失率14.92%；贫化率10%；千吨采切比12.98m/kt（标准m）；直接成本50.14元/t。

3 采矿方案的确定

通过以上采矿方案选择及技术经济指标分析可以看出，方案Ⅰ：机械化液压支柱护顶连续回采采矿法无论是生产规模、损失率、贫化率、千吨采切比及采矿直接成本，各项指标均优于方案Ⅱ普通房柱法。因此，选择方案Ⅰ作为薄矿脉采矿方法试验研究方案。

4 结论

（1）通过薄矿脉采矿方法方案论证，大白阳金矿缓倾斜薄矿脉的开采方案为“机械化液压支柱护顶连续回采采矿法”，该方案具有采场生产能力大、损失贫化较小、采切工程量少等优点，方案比较适合公司当前的生产实际。

（2）在矿块回采试验期间，对回采步距及液压支架替换步距需进一步优化研究，从而确定更合理的技术参数。

（3）该方案采用了在空区中采场顶板进行切槽，减小了空区的暴露面积，释放了地压，保证了回采作业的安全。

（4）为了保证回采作业安全，在试验期间对顶板稳定性进行应力应变、位移跟踪监测，对出现安全问题做到及时预报和采取安全措施。