三门峡新立金矿脉内点柱式上向分层充填采矿法设计

三门峡新立金矿脉内点柱式上向分层充填采矿法设计

三山岛黄金是中国特别的黄金开采矿山之一。这也是最具机械设备的黄金开采矿。2008年日平均处理矿石5350t,年产黄金6.15t。全矿由直属、新立、平里店、仓上4个矿区组成。其中,新立矿区是最主要的生产矿区,日产矿石达3500t。三山岛金矿新立矿区投产时,采用脉内点柱式上向水平分层尾砂充填采矿法,由于矿山上盘矿岩比较破碎、开采难度比较大、矿石贫化损失率比较高,根据生产的实际情况,对这些采场创新性地提出上向进路水平分层联合采矿法,经过在多个采场2年多的试验与研究,提高了采场的金属量回收率和安全性,增加了经济效益和社会效益,达到了预期的目的。1工程地质条件采场矿体长100m,平均厚24.13m,平均品位3.06g/t,矿体产状154°∠44°。矿体产于黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩中,矿化类型有浸染状、细脉状和富品位区段网脉状。矿石结构主要有半自形—他形粒状、压碎、交代等。矿石构造主要有脉状、网状、斑状构造等。矿区地质构造特征:主裂面产状154°∠44°,其上有1~10cm断层泥,工程揭露后有滴水、淋水。主断裂F1下盘为矿体,F1断层面上断层泥一般厚5~10cm,靠近F1断层的岩石破碎,节理、裂理较发育,工程揭露后易坍塌。f≥6,属半坚硬岩石。金属矿物主要为黄铁矿,其次为方铅矿、黄铜矿、闪锌矿等。脉石矿物有石英、绢云母、方解石、绿泥石、白云母等。矿体上盘围岩及夹石岩性为绢英岩化碎裂岩或绢英岩化花岗质碎裂岩;矿体下盘围岩为黄铁绢英岩化碎裂岩或黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩,绢英岩化较强,黄铁矿化较弱,为浸染状矿化;矿体与围岩没有明显的界限,要靠化学分析来确定矿体的边界。采场所在地段下盘位置有NEE、NNE裂隙控水、溶水,工程揭露穿脉、沿脉有淋水。采场主裂面无渗水,矿体中、上部岩石硬度中等坚硬,裂隙不发育,岩层稳固,工程地质条件较好。矿区矿体主要赋存在黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩等蚀变岩内,裂隙不发育,岩石一般较完整。矿体上盘围岩为绢英化碎裂岩、绢英岩化花岗质碎裂岩;下盘围岩为黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩或黄铁绢英岩化碎裂岩。矿体呈不规则板状、透镜状、不规则脉状,赋存于黄铁绢英岩化碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩,沿走向及倾向膨胀变化不大,局部有分支复合现象。部分块段有夹石。2采矿方法2.1上向水平分层回采的价值新立矿区设计推荐的采矿方法主要为上向水平分层尾砂胶结充填采矿法,根据矿山生产2年多的实践,在靠近主裂面的矿体,矿岩稳固性降低,而矿石品位较高,采用上向水平分层回采时,由于矿体上盘暴露面积较大,经常造成塌方事件,给生产带来安全问题,而且分层损失高达20%。三山岛金矿经过认真研究和讨论,决定将这部分矿体的采矿方法由普通上向水平分层充填法改变成上向进路与水平分层联合采矿法,通过表1的经济技术指标比较,证明这种改变是合理的,符合矿体开采技术条件,在安全性和采矿贫化、损失指标上均得到改进,经济效益显著。2.2两步回采部分采用下盘水平分层、上盘进路回采,分层回采高3m,回采规格正常为二步回采进路3m×4m,三步回采进路3m×5m;一步采场下盘水平分层回采部分,水平宽度8m,控顶高度4.5m,采场长度100m,分东西2个分区,每个分区50m。采场顶柱2m,底柱5m,间柱3m,长壁柱3m。2.3采场充填采矿由下盘运输平巷每隔50m施工一条2.25m×2.75m探矿穿脉,在穿脉旁边打天井,其规格为2.5m×2m,在采场下盘掘进拉底巷道,同时紧贴矿体下盘掘进人行泄水井、联络道及溜矿井,矿房万吨采切比为:58.68m3/万t。采场布置充填、通风、人行天井2条,及顺路架设溜矿井人行泄水井各2条。布置形式见图1,在矿体下盘打出矿溜井,在溜井口安装振动放矿机,随分层回采顺路钢溜井φ1.2m。在穿脉旁边掘进泻水井、与拉底巷贯通,规格为1.8m×1.8m,以用作通风、人行、材料用。底部结构以上随着分层回采,架设顺路天井,规格为φ1.2m,材料为钢筒。2.4采场充填采矿(1)回采。采场下盘8m范围内矿体采用水平落矿进行回采,剩余靠近采场上盘部分矿体做为进路回采。采用7655钻机4部,同时进行落矿,回采方式及顺序:第一步下盘水平分层回采部分;对靠近下盘8m矿体进行水平落矿工作,落矿厚度平均为3m,控顶高度为4.5m,中间铲运机运行地段为5m。第二步人工矿柱进路回采,按设计图中位置采用隔5m、采4m的原则,在矿体上盘垂直掘进3m×4m的进路巷道,巷道向下坡度为3%,对回采的进路进行胶结接顶充填,作为人工矿柱。第三步进路回采上盘剩余部分矿体,二区内全部回采完毕后,进行一次性充填,充填高度为3m,上部打0.3m胶结面。转入一区回采工作,一区回采顺序与二区相同,进行循环回采。(2)采场顶板管理及上下盘控制。采场一步回采根据情况采用锚杆支护或减小联络巷宽度;采场二步矿柱回采根据情况在破碎处采用锚杆或锚杆挂网支护;采场三步进路回采必须随工程进度全部采用锚杆支护,锚杆网度1m×1m回采过程中一定要严格控制采幅,避免较大的损失和贫化;上盘进路回采尽量减少上盘面的三角损失,可采用控制爆破和上盘面锚杆加固技术。采场顶板回采时应采用控制爆破或水平孔落矿。对不稳固的区域及时进行锚杆或锚杆金属网临时支护。(3)凿岩爆破。选用7655型凿岩机,采场4~6台。炮孔直径d=38~42mm,φ40“一”字型钻头。下盘矿体回采采用水平布孔方式进行,与原采矿方法设计相同;水平落矿采用大孔距、小抵抗线的交错布孔方式,最小抵抗线0.6m左右,空间距为1.2~1.5m,排距0.55~0.65m,药卷直径为32mm,每卷炸药长20cm,重0.15kg;每孔装7~10卷。采用交错方式进行布孔。落矿时炮孔必须进行封堵,分层落矿高度为2.0m;控顶高度4.5m,顶排眼必须进行光面爆破技术。(4)采场出矿。采场出矿采用CYE-0.75型电动铲运机作业,矿石在工作面由铲运机运装至采场溜矿井中。2.5充填采矿法充填分层高度为3m,第二步回采的矿柱进路采用灰砂比为1∶10胶结接顶充填,其余进路及矿体下盘出矿联络巷回采采用一次性同时充填,充填尾砂2.7m厚,充填料脱水后,再充填厚度为0.3m的1∶8的固结材料作为上分层采矿的地板,减少矿石的贫化损失。胶结材料选用固结材料,充填材料为全尾尾砂,尾砂中矿物主要为石英、绢云母和微量金属。随分层上采顺路架设泄水井和溜矿井。泄水井直径为1.25m,采用6~8mm左右的钢板制成每节长1m的钢筒,顺矿体倾斜向上架设;溜矿井直径为1.25m,用8~10mm厚的锰钢板焊接而成。每个分层充填完后,充填体中的水由顺路泄水天井泄出,流入下中段平巷后,经排水系统流入副井水仓后排至地表。充填分层Ⅰ(或Ⅱ)部分时,需在Ⅰ、Ⅱ部分交界处垛上装满尾砂的编织袋作为挡墙;若采场内存有毛石,可利用毛石按设计高度筑坝。3本采矿方法的优点上盘进路下盘水平分层联合采矿法既保留了原有上向水平分层采矿法采准工程少、采准费用低、生产能力大、生产成本低的优点,又利用和结合了进路采矿法安全程度高和回收率高的优点;特别适合于矿体比较破碎、品位高的采场。对于矿体厚大,上下盘稳固性不同的矿山,也具有较好的推广前景。(1)本采矿方法目前主要应用于2类采场:一是矿体比较破碎、岩石节理比较发育;二是靠近主裂面的矿体矿岩稳固性降低,而矿石品位较高的采场。(2)本采矿方法符合矿体的开采技术条件,在安全性和损失指标上均得到改进。分层损失率由原采矿方法的15%降到8%,增加了采场的金属回收率。(3)所有采准工程全部在脉内,上盘为了维护主裂面的稳固采用进路采矿法,下盘部分比较稳固的采场,为了回采效率的提高,可采用水平分层式回采。(4)不同于传统进路采矿法、必须对每个进