李印洪

（1.湖南有色冶金勞動保護研究院，長沙410014；2.非煤礦山通風防塵湖南省重點實驗室，長沙410014）

峪耳崖金礦殘礦資源回收技術研究與實踐

李印洪1，2

（1.湖南有色冶金勞動保護研究院，長沙410014；2.非煤礦山通風防塵湖南省重點實驗室，長沙410014）

為解決峪耳崖金礦資源短缺問題，進行了礦山殘礦資源回收技術的研究。以該礦盲21號脈殘礦資源中的削壁充填料開采為工程背景，通過空區(qū)調查和穩(wěn)定性分析，得出殘礦資源回收的技術參數(shù)，利用井下充填系統(tǒng)泵送碎石混凝土充填料形成人工連續(xù)礦柱。實踐證明，該技術可以安全、高效、經濟地回收盲21號脈殘礦資源。

殘礦資源；充填料；空區(qū)穩(wěn)定性；人工連續(xù)礦柱

國內礦山開采歷史悠久，而且礦脈多數(shù)采用空場法開采，在淺部遺留大量殘礦資源［1］。隨著淺部資源消耗，保有儲量減少，在當前國家提倡資源節(jié)約與綜合利用的新形勢下，特別是在深部資源勘查和開發(fā)存在一些困難，而且過去開采遺留的殘礦品位相對較高，經濟技術條件合理的情況下，這些淺部殘礦資源的回收利用更顯優(yōu)勢［2］，是彌補礦山資源不足，延長礦山服務年限，提高經濟效益的重要途徑之一。

河北峪耳崖金礦是中國黃金集團下屬礦山，為百年礦山。建礦以來，共出礦石200多萬t，主要開采45m標高以上的礦體。峪耳崖金礦年生產任務為黃金量1t，而目前開采的45m標高以下中段所探明的礦脈為極薄礦脈，厚度大部分在0.1m，平均出礦品位僅3g/t，故生產壓力非常大。而峪耳崖金礦的盲21號脈等主要開采礦體現(xiàn)已開采完畢，采用空場法開采留下一些品位極高的頂、底、點柱，空場底板未出干凈的殘留礦石礦粉，削壁充填法留下大量含一定品位的充填細料及分段頂?shù)字?，品位較好，存量也較大。通過對其開采條件進行研究分析，提出了有效的開采方法，以彌補礦山深部開采產量的不足，提高經濟效益。

1 殘礦資源概況

1.1 盲21號脈開采技術條件

盲21號脈是一條黃鐵礦石英脈型礦體。脈長600m，延深大于200m。礦體產狀較穩(wěn)定，礦體傾角從上到下逐漸變緩，上部傾角35°～55°，下部傾角17°～21°；厚度從上到下逐漸變薄，最厚達1.7m，平均厚度0.25m。品位在0.15～500g/t變化，平均品位100g/t；礦體分支復合現(xiàn)象明顯，并在次級構造中有同程度的礦化。

礦石類型為黃鐵礦石英脈型。含礦構造常有閃長脈巖出現(xiàn)，并有黃鐵礦化，為盲21號礦體主要找礦標志。礦體受后期多期次的斷裂構造影響，有不同程度的錯動，并使局部破碎帶發(fā)育。礦體圍巖以花崗巖、灰?guī)r為主。

1.2 盲21號脈遺留殘礦情況分析

盲21號脈使用的采礦法有空場采礦法、削壁充填采礦法，比例為1︰1。

峪耳崖金礦盲21號脈殘礦資源主要有四種類型［3］，分析如下：

1）點柱：存在于使用全面法回采的空區(qū)中，在245m水平以下廣泛分布，是目前盲21號脈空區(qū)的主要維護方式之一。

2）頂?shù)字褐饕冈V柱，主要分布在245 m水平以下。245m水平以上使用削壁充填法回采的礦房多采用人工假底的形式，無回采價值。頂?shù)字蔷S持各中段、分段巷道的主要方式。

3）削壁充填料：盲21號脈產于花崗巖體與灰?guī)r接觸帶附近的斷裂構造帶中，接觸帶靠近礦脈處有品位富集，因此，削壁充填料中有一定的金品位，其品位為5～10g/t。

4）采場未放出的礦石（粉）：全面法回采的礦房當中，受電耙出礦的制約，部分礦石及富礦粉未能放出。

在殘礦資源回采中，礦柱的回采最為普遍，而削壁充填料開采最為特殊，以峪耳崖金礦盲21號脈削壁采礦法充填的低品位礦石的開采為例來研究分析殘礦資源的回收利用。

2 殘礦開采穩(wěn)定性分析

2.1 殘礦區(qū)域穩(wěn)定性調查

盲21號脈生產中主要以連續(xù)開采為主，大面積采空區(qū)相連通，空區(qū)規(guī)模較大，部分采空區(qū)因治理工作的滯后，已發(fā)生垮塌［4］。

盲21號脈最大埋深約為500m，地壓較大，以往的生產過程中曾有局部巖爆的發(fā)生。目前，采空區(qū)內的地壓顯現(xiàn)較為明顯，主要體現(xiàn)在：1）局部塌陷，盲21號脈開采范圍已有五處較大規(guī)模的塌陷區(qū)；2）頂板下沉較為嚴重，且正在進一步發(fā)展；3）空區(qū)內礦柱有不同程度的破壞，礦柱的破壞主要有兩種形式——單斜面剪切破壞和拉伸破壞。

2.2 空區(qū)穩(wěn)定性分析

為了得出削壁充填體內開采時采場的尺寸參數(shù)，采用FLAC3D快速拉格朗日法分析軟件來模擬分析開采空區(qū)穩(wěn)定性［5］。簡化采場參數(shù)，選擇建模的采場示意圖如下，首先礦山當前的采場寬度為10 m，在此寬度基礎上，分別選取為7、8、9、10和11m五種參數(shù)作為采場寬度進行模擬分析，在這些參數(shù)范圍內，經模擬可知，當?shù)V柱寬度為4m時，空區(qū)破壞不是礦柱破壞所致，這在后續(xù)的模擬過程中也得到了驗證，故取礦柱寬度為4m。

以礦柱寬度為4m，采場寬度為7、8、9、10和11 m，分別進行模擬。結果顯示采場中有兩處拉應力集中，分別為采場頂板中間位置和礦柱與下盤圍巖連接處。當采場寬度為10m和11m時頂板最大拉應力超過巖體抗拉強度，頂板出現(xiàn)破壞區(qū)，頂板處于不穩(wěn)固狀態(tài)；而采場寬度為7、8、9m時，最大拉應力未超過巖體抗拉強度，位移量在安全范圍內。從安全和開采的兩個角度綜合考慮，選擇采場寬度為8m，人工礦柱為4m時為最優(yōu)［6］。

圖1 采場建模示意圖（沿礦體走向剖面圖）Fig.1 The schematic diagram of stope model（the section along orebody）

圖2d＝4m、L＝8m時的位移等值線圖Fig.2 The displacement contour map ofd＝4m，L＝8m

2.3 采空區(qū)充填料回收設計

2.3.1 采場參數(shù)及人工連續(xù)礦柱

峪耳崖金礦建立了井下移動式泵送充填系統(tǒng)，可以將井下廢石破碎后充填到采場。根據(jù)現(xiàn)場實際情況和模擬結果，為保證安全回采，選擇人工連續(xù)礦柱寬度為4m，采場寬度為8m，人工連續(xù)礦柱長度為采場斜長。人工連續(xù)礦柱在采場中的布置見圖3，人工連續(xù)礦柱剖面圖見圖4、5。

圖3 人工連續(xù)礦柱在采場中布置圖Fig.3 Artificial continuous pillar layout in the stope

圖4 人工連續(xù)礦柱剖面圖AFig.4 The section A of artificial continuous pillar

圖5 人工連續(xù)礦柱截面圖BFig.5 The section B of artificial continuous pillar

2.3.2 采場回采

盲21號脈削壁充填法采場內低品位礦石，經過幾十年的復雜井下環(huán)境（如熱、濕等）的放置，長期的氧化、風化和擠壓作用使得充填的低品位礦石板結和結塊，這些采場早已開采完畢，已做封堵處理，采場和巷道變形或垮塌嚴重［7］。在此情況下，要恢復生產，須先恢復沿脈巷道，在恢復沿脈巷道時，要注意觀察巷道和采場的變化情況，安裝巷道收斂測量儀和聲發(fā)射儀，并觀測記錄，做好安全工作［8-9］。

整體由下至上回采，中段內的回采順序是先回采中央的低品位礦石，再從中央向兩端前進式進行回采；由于采場受到一定的破壞，目前處于次生穩(wěn)定狀態(tài)，中段回采時注意應先回采未接頂處低品位礦石，避免造成采場頂板的垮塌［10］。

在回采開始之間，在盲21號脈中間開通一條主通道，此通道作為充填管路的主管路，并作為人行通道、通風巷道、材料運輸巷道，在整個回采充填過程中，必須保證主通道的暢通和安全。在主通道的回采過程中，必須進行支護，并安裝鋼弦壓力盒對頂板壓力進行檢測。主通道從148中段貫穿至330中段，在實際生產過程中，主通道必須提前回采中段至少一個中段的高度。

3 總結

我國有色金屬礦的賦存特點是小礦多、大礦少，上部品位高，下部品位低。而20世紀50～90年代多使用空場采礦法開采，遺留下大量的空區(qū)礦柱和充填料（低品位礦）支撐地壓。隨著社會經濟的發(fā)展進步，人工混凝土支柱的性能、材料、成本已能滿足礦山回收礦柱的需求，因此，人工混凝土支柱支撐空區(qū)地壓，大量回收礦柱及空區(qū)殘留資源，技術上可行，安全上有保證，在處理遺留空區(qū)的同時，還能獲得一定的經濟效益，具有廣泛的推廣價值。

［1］龍 濤，余 斌.銅礦山殘礦資源化回收利用的研究［J］.礦冶，2007，16（4）：8-9，35.

［2］谷新建，周德卿，陳澤呂，等.老窿殘礦回收技術的研究［J］.采礦技術，2005，5（4）：20-21，53.

［3］方勝勇，姚根保.鳳凰山銅礦殘礦資源回收的實踐［J］.岳陽師范學院學報，2000，13（2）：40-43.

［4］劉偉強.峪耳崖金礦盲21＃脈采空區(qū)隱患資源回采技術研究［J］.湖南有色金屬，2014（2）：1-4，60.

［5］馬雄忠，王文杰，馬生徽.佛子礦間柱回收與空區(qū)穩(wěn)定性數(shù)值模擬［J］.金屬礦山，2014（2）：22-25.

［6］黃 敏.銅綠山礦充填體下殘礦回采關鍵參數(shù)數(shù)值模擬優(yōu)化研究［D］.長沙：中南大學，2012.

［7］羅懷長.茶山礦削壁充填采礦法采場充填體回收技術研究［J］.采礦技術，2009，9（6）：3-4，65.

［8］劉用章，郝中秋.湘西金礦殘礦回收措施的研究［J］.金屬材料與冶金工程，1994（4）：28-31，38.

［9］孫立仁.殘礦回收管理辦法淺議［J］.金屬材料與冶金工程，1996（4）：49-51，61.

［10］楊紅軍.緩薄礦體殘采工藝研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2010（11）：69-70.

Study and practice on stoping technology of residual resources in Yuerya Gold Mine

LI Yinhong1，2
（1.Hunan Labour Protection Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410014，China；2.Key Laboratory of Non-Coal Mine Ventilation and Dust Prevention of Hunan Province，Changsha 410014，China）

In order to solve the resources shortage problem of Yuerya Gold Mine，study of recycling residual resources is started.The mining cutting walls filling about residual resources of the 21st blind ore vein in Yuerya Gold Mine，is conducted a project background，through goaf investigation and stability analysis，it is concluded that the residual resources recycling technology parameters，and pumping concrete using underground filling system form artificial continuous pillar，it has proved that it can be safe，efficient and economic to recovery residual resources of the 21st blind ore vein in practice.

residual resources；filling material；goaf stability；artificial continuous pillar

TD863

Α

1671-4172（2015）03-0023-03

李印洪（1975-），男，工程師，采礦工程專業(yè)，主要從事礦山安全和礦井通風技術的研究。

10.3969/j.issn.1671-4172.2015.03.006