无底柱分段崩落采矿法在那林金矿的试验研究

２０１０年第１０期／第３ｌ卷黄金ＧｏＬＤ

无底柱分段崩落采矿法在那林金矿的试验研究宋世生１，郭明春１，严鹏１，郭树林１，姚香１，邓志高２，张青松２（１．长春黄金研究院；２．凤山县宏益矿业有限责任公司）摘要：针对那林金矿矿体倾角缓、地质品位低、矿岩非常破碎的开采技术条件及矿山近年生产勘探出许多中厚矿体的具体情况，进行了中深孔无底柱分段崩落采矿法试验研究。介绍了无底柱分段崩落采矿法试验方案、回采顺序及回采工艺，探讨了与采矿方法相关的技术和管理问题。现场工业试验表明，无底柱分段崩落采矿法可以解决留矿采矿法采场作业不安全、放矿困难的问题，取得了良好的应用效果。关键词：中深孔；无底柱；分段崩落采矿法；试验与应用；那林金矿中图分类号：ＴＤ８５３．３６＋２文献标志码：Ｂ文章编号：１００１—１２７７（２０１０）１０—００３３—０５

２００７年中国成为世界第一产金大国，但是由于工艺设备、技术管理、生产效率及能源消耗等，尤其是深井开采技术方面不及发达国家而非黄金开采强国。中国黄金工业，以开采砂金为主的黄金产量到解放时只有４．０７ｔ，１９７５年在王震副总理亲自关怀和指导下，全国各地群众掀起采金阵阵高潮而产量迅速飙升，１９７５年超过历史最高记录。到２００９年中围黄金产量超过３００ｔ而成为世界第四个达到此数量的产金大国（前三位分别是南非、美围、澳大利亚）…。但随着中国岩金开采地质品位降低，开采效率的提高，开展崩落采矿法试验研究已经成为岩金采矿工程技术人员的课题，以适应崩落采矿法扩大应用之需要。１那林金矿历史沿革凤山县宏益矿业有限责任公司那林金矿（简称宏益矿业公司或那林金矿），位于广西壮族自治区风山县与凌云县交界处，矿区面积７ｋｍ２。地处云贵高原南缘，最低海拔标高５６８．２ｍ，最高９３０ｍ，北坡陡峻，南坡舒缓，沟谷发育，矿区北侧灰岩地区溶蚀峰丛洼地发育，岩溶峰林到处可见。矿区为砂泥岩丘陵地带，气候为亚热带气候，夏凉多雨，冬寒缺水。矿区附近没有大的河流与水库，其上盘山坡较缓，没有村庄和农田，也没有森林与树木，地表允许崩落。１９９１＿２００１年，那林金矿基本是无设计、无规划开采。２００２年１月，宏益矿业公司依法取得那林金矿的采矿许可证后，对矿山进行了系统的设计开发，开采方式为地下开采，平硐一肓斜井联合开拓，设计生产规模为年采选矿石２．２５万ｔ，最终产品为金精矿。２００２－－２００３年主要进行矿山建设，包括清理井下的旧巷道及掘进新的开拓工程，同时建设选矿厂和生产、生活设施及办理有关证照。２００４年矿山正式进行工业采选生产。２００７年８月中国黄金集团公司收购宏益矿业公司并成为最大股东，同时对井下及选矿厂进行技术改造，力求在２００９年采选生产能力达１１００ｔ／ｄ。，

２矿床开采技术条件及存在主要问题２．１矿床开采技术条件那林金矿区矿体埋藏于三叠系百蓬组第二岩性段。该岩性段由中厚层细砂岩、中薄层粉砂岩、薄层泥岩互层组成。具有明显的由厚到薄、由粗到细的沉积旋回特征。本层底部节理裂隙发育，有断层通过处岩石具有明显的硅化、黄铁矿化、褐铁矿化、金矿化、铅锌矿化、雄（雌）黄矿化等蚀变。区内金矿体主要赋存于本岩性段。矿石类型绝大部分为断层角砾岩，少量为破碎硅化泥岩和粉砂岩。矿体控制走向长度７８０ｍ，标高９２０—５３６ｍ，控制斜深大于４４０ｍ。一般矿体厚度１—５ｍ，平均地质品位３．７９Ｘ１０～，平均矿体倾角３５０一５５０。矿体顶、底板均为中一弱硅化的细砂岩、粉砂岩或泥岩。由于矿体赋存在Ｆ：断层破碎带中，节理裂隙发育，巷道沿矿体掘进时，容易发生冒顶、塌方事故。所以，沿脉工程一般均采用喷浆支护。矿石密度２．８５ｔ／ｍ３，岩石密度２．６５ｔ／ｍ３；矿岩松散系数１．５—１．５２，矿岩普氏硬度系数ｆ＝４—６；矿岩易爆、易碎。水文地质条件简单ｏ２．２目前生产存在的主要问题那林金矿区除矿体露头的氧化矿已经开采完毕之外，目前开采的是原生矿，曾经应用过下盘进路式无底柱浅眼留矿采矿法开采。采场长度为相邻两个

收稿日期：２０ｌＯ一０７—２８作者简介：宋世生（１９６６一），男，吉林德惠人，采矿高级，丁程师，主要从事岩金矿山采矿技术研究工作；吉林省长春市南湖大路６７６０号，１３００１２

万方数据黄金先进天井的间距３０ｍ，采场高度为中段高度４０ｍ，采准联络道间距５—６ｍ，下盘出矿进路间距５—６ｍ。采场回采采用矿山常用的ＹＴ一２８型手持式凿岩机凿岩，由底部切割层巷道开始，钻凿阶梯式水平炮眼，硝铵岩石炸药爆破落矿，然后进行平场、出矿，人工装车。所有工序与普通浅眼留矿采矿法相同。其优点：一是施工队工人熟悉该工艺；二是平底出矿不需要安装放矿漏斗，节省材料与人工；三是凿岩工作可以在比较狭窄而安全的空间下进行；四是可以多个采场同时作业，矿房生产能力较高。而主要缺点有：第一，需要两个采场同时回采，方可能形成两个安全出口，而多个采场同时作业会使工作循环时间放慢，这就加长了顶板工作面的裸露时间，于安全不利；第二，人工出矿强度大，生产效率低；第三，由于矿体破碎，倾角较缓，开采时上盘容易发生冒顶、片帮等现象；第四，矿石自溜性差，采场采高仅可达２０ｍ左右，２０ｍ以上矿体回采矿石损失贫化更加严重。之后，该矿又在原４０ｍ中段高度的基础上，开展两个分段的浅眼留矿采矿法回采试验，增加一个副中段及相应的采切工程，虽然能够比较好地控制采矿损失贫化，但是采切厂Ⅲｒ，－－ＩＩＩ－－ＩＩ荔绥导Ｌ殇荔６０工程量太大，也容易引起采场顶板破碎围岩冒落。所以，试验应用多种浅眼留矿采矿法均不能彻底地解决矿体倾角缓（放矿难及损失大）与采场不稳固的问题。自从中国黄金集团公司接管之后，在主要生产中段，即７００ｍ平硐进行生产勘探时发现，许多矿体的见矿厚度变大；矿体中部地段的厚度和品位都呈正变。

３中深孔无底柱分段崩落采矿法试验研究３．１试验方案与采场布置在崩落采矿法中有许许多多回采方案，根据那林金矿矿体厚度１０ｍ左右、倾角４５０～５５０、矿石品位低的状况，该矿的选矿尾矿全部泥化因而没有充填粗骨料难以应用充填采矿法，该矿矿岩破碎应用空场法采矿安全难以保证，所以选用中深孑Ｌ无底柱分段崩落采矿法。分段高度１０ｍ，采场沿矿体走向布置；如果矿厚超过２０ｍ，可考虑垂直矿体走向布置或沿走向布置两条采矿进路。试验采场长度约５０ｍ。试验采场设计见图１。

Ｉ—Ｉ１Ｉ－７

Ⅱ—一／

ｌ一分段凿岩平巷２一矿体３一出矿横巷４—炮孔５一斜坡道６一溜井７一崩落矿石８～废石覆盖层９一切割天井１０一切割平巷１ｌ一脉外分段平巷图ｌ试验采场采准设计示意图

万方数据２０１０年第１０期／第３１卷３．２试验地点和采切工程

经过矿山工程技术人员的认真研究和现场考查，初步选择７００ｍ阶段（主运输平硐）１６～２０线为试验地点。试验区水平揭露矿体厚度大于１０ｍ，中段高度４０ｍ，而此部分有高２０ｍ矿体已经被民采采空，而矿体的上、下盘均有脉外采准运输工程，并每隔一定距离分别掘有平底出矿进路，还有下盘脉内探矿巷道。可见这是一个不完整的试验采场。上述这些工程经过改造后可以成为中深孑Ｌ凿岩和出矿巷道，但是，第二分段的凿岩和出矿巷道需要重新布置，可利用原有矿石溜井作为第二分段出矿溜井，在７００ｍ阶段新开掘一个直通二分段行人通风与提升设备材料天井，二分段还应该有第二个安全行人出口，并有采场出矿联络道，分段探矿巷道等工程。其中所有下盘凿岩进路的巷道规格为２．８ｍ×２．８ｍ（１／４ｂ圆弧拱），分段平巷、溜井、出矿联络道的断面规格为２．５ｍ×２．５ｍ（１／３６三心拱），采场下部联络道、探矿巷道和安全出口为１．８ｍ×１．８ｍ（１／３ｂ三心拱）。以上所有采切工程按矿山现在情况均需要喷浆或喷锚支护。３．３分段高度及回采顺序无底柱分段崩落采场分段高度的确定主要是依据矿体开采技术条件，包括矿体水平厚度、倾角、走向长度、矿岩稳固性等；其次是矿山生产能力与所使用的矿山机械，包括凿岩、装药、出矿、提升、运输等。根据目前国内外矿业开发情况来看，分段高度有越来越大的趋势。２１。但是，对于岩金矿山，超大型生产矿山也就是每天处理矿石量数千吨，这对于黑色金属、有色金属矿山来说，也只是小型或中小型。而岩金矿山很少有垂直矿体走向布置凿岩与出矿进路之开采条件，即矿体厚度一般小于２０ｍ。在确定分段高度时，主要考虑如下两个方面：１）回采巷道采用脉内沿脉布置方式，矿体较缓，分段高度较大容易造成下盘矿石损失增大，又考虑出矿巷道需要菱形布置与施工难易程度，分段高度不宜过高。２）从施工情况看，分段高度越大需要施工的中深孔长度越大，当炮孑Ｌ深度达到一定数值时，凿岩速度明显下降，偏斜度增大，事故增多，质量下降而影响爆破效果。所有这些都说明分段高度不宜过高。所以，那林金矿采用单进路菱形布置方式，分段高度取１０ｍ［３｜。

根据目前情况，回采顺序采取自上而下，从采场两端沿溜矿井方向后退式进行，即待整个采场采切工程结束之后，先采上分段（７１０ｍ）矿体，然后回采下分段（７００ｍ水平）矿体。３．４切割槽开凿方法中深孔爆破，切割槽的好坏将直接关系爆破效果，它是该采矿方法试验应用成败之关键。爆破空间的大小与体积必须满足中深孔爆破的需要，即使是挤压爆破条件其覆盖矿岩也要有１５％的空隙体积，所以，每次矿石爆破之后必须出矿一定数量才能再行爆破，否则，将会出现立槽、悬拱或其他需要彻底处理的事故。爆破切割槽的形成一般有如下几种方法：垂直天井扩槽法，中深孔一次爆破成井与扩槽法，浅眼留矿法及其他方法（包括楔形、斜天井、与利用废旧巷道或冒落空区扩槽法等）。切割天井布置在１６线与１８线的采场两端，切割天井规格为２．８ｍ×２．０ｍ，使用人工普通方法向上施工，高度１０ｍ；然后以此井为自由面，在凿岩巷道布置垂直中深孔，排距１．４ｍ，孔深１０ｍ，一次性装药

爆破而形成切割槽。３．５凿岩工程那林金矿于２００８年购买ＹＧＺ一９０型凿岩机及相应的钎头、钎尾、钎杆与套管，钎头直径５０ｍｍ。根

据目前生产情况，即每天的出矿量远远满足不了选矿要求，主要以掘进副产矿石进行生产，所以，没有时间也没有能力进行中深孔凿岩爆破参数现场试验。由于该矿矿岩比较破碎，属于易凿、易爆矿岩，可以按类似矿山初步选择，相关矿山的中深孔凿岩爆破参数见表１，采用类比法对凿岩爆破参数进行优化。

表１部分地下矿山中深孔凿岩爆破参数

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