井下残矿资源安全回采探讨

毛 勇，李叶敏

(大冶有色金属有限责任公司丰山铜矿， 湖北 阳新县 435232)

0 前 言

某金属矿山开采已超过40 a，年采选铜矿石超过80万t，属中型老矿山，井下开采分为南、北缘矿带两个部分，主要产品为铜精矿、钼精矿。

随着开采深度的延伸，露天采矿于2002年结束，矿山转为单一井下开采，浅部可采资源已消耗完毕，矿山亟待解决保有储量不足,三级矿量失衡，深部基建期较长等问题。开展残矿资源回收工作，能有效缓解备采矿量不足的压力，同时，延长中段服务年限。因此，研究残矿资源安全开采，探索综合回收利用方案，对于矿山持续发展、提高矿山盈利水平具有十分重要意义。

1 残矿资源开采技术条件分析

1.1 开采技术条件

矿山南缘矿带倾向南西，倾角为50°～70°，矿带中矿体成群出现，沿着与接触带一致的方向排列，矿体主要呈扁豆状、透镜状，沿走向或倾向均有分枝复合，矿体大小不一，长度由几十米至800 m，厚度由几十厘米到60 m不等，其中以1号矿体规模最大。矿体主要矿石类型为矽卡岩型铜矿石；钙铁、钙铝石榴石矽卡岩型铜矿石节理裂隙不甚发育，呈块状、坚硬较稳固，透辉石、矽灰石矽卡岩型铜矿石则质软，易风化破碎，不稳固；上盘大理岩属块状碎裂结构，稳定性中等。下盘为花岗闪长斑岩，-150 m标高以上节理、裂隙非常发育，岩体呈碎裂结构，稳定性差，-150 m水平以下节理、裂隙发育程度降低，整体性变好，稳定性从局部不稳固到中等稳固。

北缘矿带呈235°～300°方向延深，东西长达1500 m以上，铜矿体在矿带内成群出现，其中以501号矿体规模最大；矿体主要呈似层状、透镜状产出，走向方向上分枝复合现象较少，沿走向矿体的倾角和厚度变化较大，倾角为60°～80°，厚度5～30 m不等。矿体上盘围岩为花岗闪长斑岩，具有不同程度、不同类型的蚀变，稳定性从局部不稳固到中等稳固。下盘围岩大理岩呈致密块状，质地较坚硬稳固，但部分地段岩石有蚀变，质地较松软，不稳固。总的来说，矿体属于中等稳固，围岩从不稳固到中等稳固，从-150 m水平往深部矿岩稳固性有逐渐变好的趋势，大理岩与花岗闪长斑岩的稳固性差异较小，均为局部欠稳到中段稳固。

1.2 残矿资源分布情况

(1) 正规开采后残留储量。南缘-150 m中段和-200 m中段采后残留储量矿石量约21.1万t，金属量1434 t，大部分矿柱因回采进路不安全等原因未回采。

(2) 生产探矿过程中新增零星小矿体储量。近年来，地质、采矿技术人员分析和研究矿山成矿地质规律，利用水平钻探矿和坑道探矿相结合的方式系统探矿。在井下各中、分段矿体下盘和边端部合理布置探矿工程，每年新探明零星小矿体矿石储量(111b+112b)近20万t，铜金属量1885 t。

(3) 采矿方法衔接中段残留矿柱和存窿矿量。在南缘-150 m中段以下出现崩落法和充填法衔接分段，部分矿石在出矿过程中被废石“包裹”无法分出，此外受出矿截止品位限制，部分进路矿石未出完残留的矿量。

2 残矿资源回收方案

针对矿山南缘各类残矿资源情况分为3个大区域采用不同形式的回收方案。

诸暨市积极借助专家力量参与调解，建立了医学、法律、道路交通事故、建筑等专家库，为调解工作提供咨询论证服务，有的还直接参与调解过程。诸暨市注意发挥律师在调解工作中的特殊作用，在法院诉讼服务中心设立了律师志愿服务岗，遴选高素质律师义务值班，免费为当事人提供法律咨询、诉讼指导、纠纷调解等服务，提高了调解工作的专业性和实效性，也使得法院判决后的服判息访率大大提高。

2.1 下盘接触带残矿回收

南缘-162.5， -175， -187.5 m分段下盘接触带处下分段倾角较缓，矿体上下不对应，回采贫化较大，造成遗留未采矿量。

2.1.1 开采地质条件

矿体走向300°，南西倾向，倾角62°～75°。矿体厚度为15 m左右.赋存标高-150～-162.5 m。矿体为矽卡岩型铜矿，铜平均品位为1.03%，围岩较稳固。

2.1.2 采矿方法确定

在南缘-162.5 m分段+12～-13线矿块各进路下盘接触带处，根据上下分段控制矿体走向，通过增加中深孔采用空场法回采，合理利用废石转运充填对矿废石进行分出分运，对下盘接触带矿石予以回收。

2.1.3 采切工程及构成要素

利用原采切进路,布置直径65 mm中深孔，排距1.3～1.5 m,通过原进路采空区为自由面进行回采。每次爆破完后，进行安全确认，确认安全后进行出矿，地质人员跟班指导，确保矿石集中到相应矿溜井内。

图1 下盘残矿资源中深孔布置

图2 上盘残矿资源中深孔布置

2.1.4 实施效果

通过对原有已采矿结束的分段地质资料进行分析，根据上下分段矿体变化较大的特点，部分进路靠下盘矿体由于种种原因没有进行中深孔设计，存在残留矿石。经研究分析，布置适量中深孔，同时，调整中深孔参数予以回采。将中深孔排距适当变小，出矿过程中，安排技术人员现场跟班，对部分废石分出进行转运充填，降低贫化率。

2012～2016年在南缘-162.5， -175， -200 m分段累计布置中深孔14400 m，累计回收残矿40800 t,铜平均品位0.64%，金属量262.69 t。

2.2 崩落法与充填法衔接分段残矿回收

南缘-150， -162.5， -175， -187.5， -200， -224 m分段存在因充填法和崩落法交替及衔接的问题留有一定矿柱，以及受到上盘接触带影响，废石流动性较矿石快,出现部分矿石在出矿过程中被废石“包裹”的现象，受出矿截止品位限制无法分出矿石。

2.2.1 回收方案

通过分析调查充填法和崩落法交替及衔接块段残留矿石的赋存情况及地质品位 , 局部布置中深孔对矿柱进行回采(见图3)。有计划、有目的通过加强配矿动态管理, 利用废石转料充填的机会，回收转运废石过程中转出的矿石，严格将矿石和废石分出分运。

图3 残留矿柱中深孔回收

2.2.2 实施效果

据统计，2012～2016年在南缘-162.5， -175， -187.5， -200， -224 m分段充填法和崩落法交替及衔接块段累计回收残矿147534 t,铜平均品位0.64%，金属量945.6 t。

2.3 上盘接触带残矿回收

南缘-187.5， -212， -224 m分段+12线以西均已采用上向分段碎石胶结充填进行充填，+12线以东采用无底柱分段崩落法采矿。-187.5， -212 m分段+12线以西回采结束后，才能对南缘-200 m分段+12线以西采矿，由于上部分段无法作为充填分段，因此， -200 m分段采用无底柱崩落法采矿，作为无底柱崩落法和上向分段碎石胶结充填法衔接分段。-200 m分段采用无底柱崩落法采矿后，因矿柱垮塌等安全原因，采矿损失率高达30%，残留在采空区内矿石较多。通过优化方案，以回收南缘-200 m分段崩落区残留矿石和-212 m分段上盘接触带内高品位矿石。在回采南缘-200 m分段矿石时，一部分矿石必须损失在采空区内而作为南缘-212 m分段采矿的覆盖层(见图4)。否则随无底柱崩落法往下延伸，移动范围已逐步发生变化，南缘-212 m分段回采导致覆盖层没有达到崩落法的要求。

图4 无覆盖层或盲矿体形成残矿

2.3.1 回收方案

南缘-212 m分段1112～1108进路采用无底柱分段崩落法采矿，在南缘-200 m分段回采过程中留部分矿石作为南缘-212 m分段覆盖层，确保安全回采。但仍然还有部分矿石爆破时抛入采空区，特别是1112～1108进路上盘接触带处有一定的高品位矿石，通过经济分析比较布置上盘绕道进入采场可有效回采一定量的上盘接触带高品位矿石。见图5。

图5 上盘绕道残矿回收方案

2.3.2 实施效果

根据生产管理部门记录统计，2012年9～12月共回收矿石11136斗，约13363 t，出矿品位为0.646%，铜金属量86.32 t。

3 效益分析

矿山残矿资源回收项目实施以来，充分利用了矿产资源，提高了矿山服务年限，取得了很好的经济效益和社会效益。2012～2016年共回收井下残矿201697 t,金属量1294.61 t, 可生产矿山铜1191 t，按照矿山2016年矿山铜内部销售均价40000元/t计算(含伴生金、银、钼等)，可实现总销售收入为4764万元。

4 结 论

(1) 随着矿山开采深度的延伸，矿山保有资源储量日益紧张，残矿资源回收工作势在必行。

(2) 残矿资源回收是弥补矿山矿产资源日益枯竭、延长矿山服务年限、提高矿山经济效益的有效途径，社会效益和经济效益明显。

(3) 残矿资源回收必须根据矿区残矿资源赋存特点选择合适的采矿方法，尽可能减少工程布置，最大限度的利用原有开拓系统和相应工程。

(4) 残矿资源回收应加强回采过程安全管理，制定合理的回采顺序，按计划逐步回采。

参考文献：

[1]谷中元.分段空场法在三道沟铁矿中的应用[J].有色金属(矿山部分)，2012,64(3)：26-29.

[2]刘 轲，张明武，王 鹏.无底柱空场法的研究与应用[J].矿业工程，2009,7(1)：20-22.

[3]程站明.铜山矿业公司残矿回收实践[J].有色矿冶，2009(10):56-57.

[4]李印洪.峪耳崖金矿残矿资源回收技术研究与实践[J].有色金属(矿山部分)，2015(03)：24-25.

[5]肖迪民，张根深，曹秋明.锡矿山残矿回采方案的研究和应用[J].矿业工程，2008(05)：84-85.

[6]张崇喜.胡家峪铜矿残矿回收的研究与实践[J].有色金属(矿山部分)，2006(03)：12-13.