里伍铜矿高品位矿柱资源回采研究

阳德华

(四川里伍铜业股份有限公司，四川 甘孜藏族自治州 626200)

0 前言

里伍铜矿位于四川省甘孜州九龙县魁多镇，经数十年发展，目前是甘孜州第一利税大户，为甘孜州的经济发展起到了巨大作用。里伍铜矿为平硐加盲斜井联合开拓，设计采矿方法主要为全面法、底盘漏斗崩落法以及房柱法。在数十年的开采过程中留设了大量矿柱支撑顶板围岩，随着开采深度的下降，该部分矿柱绝大部分没有进行回采，据统计，井下空场预留的点柱、间柱、顶底柱以及保安矿柱等残矿资源总量约168.4万t。

里伍铜矿已开采近30年，资源开采殆尽，目前采矿量维持在每年20万～30万t，按照当前生产规模计算，该矿山的服务年限很短，并且接替矿山目前仍处于基建期，投产还需要一段时间。为了避免出现矿山生产接替不上的情况，一方面要加快接替矿山的基建工程进度，另一方面要尽快想办法延长里伍铜矿的开采服务年限。据初步估计，全矿井下空场残矿资源总量约168.4万t，且品位很高。如果能够安全高效地回采残矿资源，对延长矿山服务年限，合理安置员工就业，保持企业的稳定发展具有重大意义。

1 残留矿柱资源

通过调查里伍铜矿现有开采技术条件、工程地质及工程现状，分析现有采矿方法及地压影响，结合现场踏勘情况分析，可以将残矿资源分成以下几类：孤立点柱；连续矿柱；下层极其破碎矿体；顶底柱。

根据现场详细的调查，可以回采或者采取措施之后能够回采的条柱残矿资源矿量有51.4万t，金属量为9803 t；点柱残矿资源矿量为12.08万t，金属量为2296 t；顶底柱残矿资源矿量为41 368 t，金属量为504 t。共计可回采的残矿资源总量为67.62万t，金属量为12 603 t，按照目前的铜价，经济价值达到7.8亿元，可以延长里伍铜矿3年左右的服务年限。

2 矿柱回采方法选择依据

基于里伍铜矿目前的开采技术条件与矿山的开采现状，通过调查井下残矿的赋存形态以及其与采空区的赋存关系，结合国内外残矿、矿柱回采经验[1-10]，残矿回采方法选择应遵循以下基本原则[1-2,10]。

（1）方法安全可靠。要求所选方案不仅能回采残矿资源，而且要能保证人员设备的安全。

（2）方案经济合理，成本可控，投资少，确保获得不错的经济效益。

（3）回采方案工艺简单、易于掌握，同时能最大限度地利用已有工程和现有设施。

（4）尽可能地回采残留矿产资源，保证矿山可持续的生产能力。

（5）各残矿赋存形态、残矿与采空区的赋存关系不一，残留矿体的回采方法也应依“矿”施法。

3 矿柱回采方法分类

直接法、充填法以及崩落法是当前国内外最常用的3种残矿回采方法。基于里伍铜矿目前的开采 技术条件与矿山的开采现状，结合国内外残矿、矿柱回采经验及发展趋势，初步选择出较适合里伍铜矿残矿回采的方法有：削柱采矿法、底盘漏斗采矿法、无底柱采矿法、胶结充填二步骤回采法、壁式崩落采矿法[3-8]。

3.1 削柱采矿法

尺寸较大或品位较高的点柱，可采用削柱采矿法直接回采，根据点柱大小以及顶板稳固情况，优选出最终回采的矿量及保留的矿柱尺寸[5]（见图1）。

图1 削柱采矿法

3.2 人工矿柱置换法

对于品位高、尺寸不是特别大的矿石点柱，设 计采用袋装充填法进行矿柱的回采。该方案在预备回采点柱的一侧或两侧构造袋装充填体支撑顶板围岩，然后采用浅孔回采矿 柱[11-13]，即采用袋装充填体构成的人工矿柱将点柱置换出来（见图2）。目前矿山没有充填系统，需要增设简易充填系统。根据矿山应用的实际情况，也可以用其变形方案，用钢筋预制板支模，也可用废石混凝土浇筑构筑人工矿柱[6-7]。

图2 人工矿柱置换法

3.3 底盘漏斗采矿法

当矿体厚度大于5 m，顶板垮落基本充满了空区时，则可采用浅孔底盘漏斗崩落采矿法回采矿 柱[14-15]（见图3）。

图3 底盘漏斗崩落采矿法

3.4 胶结充填回采法

矿体厚度为2～4 m，品位较高，矿岩稳固性相对较差的连续条柱，且两侧采空区局部垮落，可采用废石混凝土或者尾砂胶结充填采矿法回采[9-10]（见图4）。

图4 胶结充填采矿法

4 矿柱回采方法研究

根据对里伍铜矿残矿资源的赋存现状调查分析，并结合里伍铜矿新建充填站的计划，可优选出里伍铜矿主要的残采方案为胶结充填采矿法，根据残矿资源赋存的主要形态：①条柱类矿柱设计使用房柱嗣后胶结充填法回采；②规则点柱设计采用盘区围堰式胶结充填法回采；③顶底柱采用预留护壁进路式胶结充填法回采。3种采矿方法中，以盘区围堰式胶结充填采矿法为主。

盘区围堰式胶结充填采矿法适用于品位高的矿柱。该方案在建设充填挡墙后，对盘区进行胶结充填，利用胶结充填体支撑顶板围岩，然后采用浅孔回采矿柱[11-13]（见图5）。

图5 盘区围堰式胶结充填采矿法

（1）采准切割工程。点柱回采时采准切割工程利用原有采准切割工程，包括中段运输巷道、矿石溜井、回风平巷等，同时在充填体内开掘切割 平巷。

（2）回采充填工艺。以3～4排矿柱为一盘区，盘区间相隔1～2排矿柱，如图5所示，在盘区a周边构建充填挡墙，挡墙完成后对盘区a进行充填，同时对盘区b进行挡墙建设，待盘区a完成充填接顶且强度达到1.5～3 MPa后，回采矿柱排Ⅰ；b区域充填可同步进行，盘区b充填达到要求后回采矿柱排Ⅱ；待矿柱排Ⅰ、Ⅱ回采结束后，对c区域进行挡墙建设、充填，后续再依次回采余下矿柱排。

采场出矿采用2DPJ-30型电耙，耙矿距离为30～60 m，每个采场配制一台电耙，耙矿效率为80～ 100 t/（台·班）。

5 结语

通过对里伍铜矿现有开采技术条件、采矿方法的分析，根据井下工程地质条件、现有工程布置和残矿赋存形态以及残矿与采空区的赋存关系，对里伍铜矿现有残矿资源进行了分类，并结合国内外残矿回采与矿石开采经验，对不同残矿类型提出了不同的回采方法，对类似工程实践具有极大的参考 价值。