现代机械化金矿采矿充填法

金厂沟梁金矿开采比较薄石英脉型矿床。15号矿脉7中段试验矿块长355m,段高40m,平均厚度0·34m,倾角85~90°,平均品位17·97g/t。围岩为斜长片麻岩,矿岩稳固。

沿矿脉全长划分3个矿块:有采矿块长195m,三角形;接续矿块160m为平行四边形;终采矿块为剩余180m的倒三角形。脉内斜坡道采准,坡度12~15°,出矿钢溜井间距40m,钢筋混凝土底柱0·4m,不留顶柱。采用MICROMatic H102型单臂液压台车掏槽落矿与削岩作业,出矿用CT500HE微型电动铲运机,采场铺废旧运输胶带。先掏槽落矿,出净后削围岩充填空区。此外,利用微型电动铲运机在采场出矿的干式充填法在红花沟、夹皮沟、湘西等金矿也试验成功。但是,该采矿方法由于进口备件费用高等原因而未能推广应用。

焦家金矿开采蚀变岩型金矿床,其中1号矿体走向长1200m,平均厚度9·0m,倾角25~60°,品位6·5g/t。矿体为蚀变花岗岩,中等稳固;上盘为绢英岩化碎裂岩与绢英岩化斜长花岗岩,不稳固;下盘系黄铁绢英岩化花岗岩与硅化花岗岩,稳固。在下盘围岩布设折返式斜坡道,贯通地表及各中段与分段,中段高度30m,分段高度10m。

垂直矿体走向布置进路,宽3~5m,分层高度3·3m,每分段采3个分层。采用MERCVRY-14型液压凿岩台车凿水平炮孔,人工装2号岩石导爆管微差爆破,使用1·5m3斗容柴油铲运机出矿,一步进路用1∶10水泥尾砂胶结充填;二步进路用分尾砂充填,各接顶层0·3~0·4m用1∶3~1∶5水泥尾砂胶结充填。该法试验成功后继续使用,并为矿山生产取得很好经济效果。

矿床开采技术条件与焦家金矿相差不多的新城金矿,其蚀变岩型矿床位于焦家大断裂下盘,由Ⅰ、Ⅴ号矿体组成。目前开采的Ⅰ号矿体,走向长320m,平均厚度7·93m,倾角29°。采用明竖井与辅助斜坡道联合开拓,中段高度50m,分段高度10m。

开采盘区沿矿体走向布置,长60m,分一步与二步采场各4个,该采场宽度7~8m。与焦家金矿一样,该采场不留顶底柱,底柱用钢筋混凝土及假巷构筑;当盘区所有采场接顶后,顶柱用下向进路法回采。使用单壁液压台车凿水平炮孔,人工装药,非电半秒差导爆管爆破落矿,2·7m3柴油铲运机或铲运机与载重11·8t卡车出矿,撬毛台车处理顶板,锚杆台车支护工作面,液压碎石机破碎大块。分层高度3·3~3·4m,每分层控顶距1·5m,一步采场胶结充填,二步采场分尾砂充填,每个采场用1∶4胶结料浇面,厚0·4~0·5m。该法试验成功之后大面积推广应用,并在这个方法基础上,更近又试验成功盘区上向高分层连续回采工艺。此工艺比原盘区法具有采场生产能力大,损失率、贫化率指标低等优点,已通过国家技术鉴定,并达到国际先进水平。

点柱式机械化分层充填法三山岛金矿开采的矿体也是蚀变岩型矿床,Ⅰ号蚀变带共圈出6个矿体,走向长度900~1000m,平均厚度16m,倾角40°,品位4·0g/t左右。采用竖井、斜坡道联合开拓,中段高度90m。矿块长度100m,其中矿房94m,间柱6m;矿块宽为矿体水平厚度,顶底柱高8m。点柱尺寸为6m×6m,沿走向间距20m,垂直走向18m,更大控顶高4·5m,其中1·5m为爆破补偿空间。分层回采与充填高度为3·0m。分段高度15m,每分段回采5个分层。采用下盘脉外斜坡道、脉外集中溜井的采准方式。通风井与充填井布置在采场两侧间柱内,间柱不回采。

三山岛金矿建矿以来,全套引进无轨采掘设备,包括M-14单臂、P-17双臂液压凿岩台车、ST-3·5型与ST-2D型柴油铲运机、MT-413型运矿石卡车、UT-45A运人车和油车、TM-15-2型液压碎石机等,是我国有座全部机械化作业的岩金矿山,生产能力为1500t/d。其回采工艺与新城金矿相似,采场尾砂充填,胶结物料浇面。不过,上述3座矿山均有一个上盘大断裂支护问题,均以锚杆支护为主,锚杆加金属网或与长锚索联合支护为辅。这种采矿方法是三山岛金矿主要回采工艺,试验成功后一直应用。

除上述几种采矿方法主要研究成果之外,在蚀变岩型矿床开采的矿山,还试验成功纯分尾砂充填采矿法,或中深孔分段凿岩落矿尾砂充填采矿法。尤其在利用新型充填材料方面,试验研究并继续应用一些新充填采矿法。比如,湖北黄石金铜矿业有限责任公司鸡冠嘴金矿二分矿-100m中段,016~018勘探线Ⅰ号矿体某采场,就应用了新充填采矿法。该采场矿体走向长度60~90m,矿体水平厚度10~40m,倾角45~47°。矿体顶板为大理岩(岩溶、裂隙较为发育),底板为石英闪长岩。矿石类型复杂,主要为金铜、金铁矿石。矿石平均品位:金4·3g/t、铜1·6%。

该矿采用下向分段空场嗣后胶结充填采矿法开采。该方案将矿块划分为矿房和矿柱(矿柱主要为-100~-92m分段间的底部结构,顶柱为上盘大理岩)。采场长度16~25m,采场宽度6~10m,底柱高8m,出矿横巷间距6~7m。沿垂直方向划分为4个分段,分段高7~8m,采用下盘行人运料井采准系统,在顶柱保护下,自上向下依次采用YG-90型凿岩机钻凿上向扇型中深孔,分段依次拉出切割槽,并分排爆破。崩落矿石采用C-30装运机在出矿横巷堑沟侧向出矿。从上往下依次爆破及出矿完毕之后,采空区使用单管高水材料与选厂全尾砂胶结充填,已取得较好效果。这些效果是:①采场无溢流水,人员无需进入空区架设泄水设施,节省排水材料,并根除溢流水对井下环境的污染;②充填体强度达到要求,充填时间1d后即可承载,充填3d后充填体单轴抗压强度在1∶5灰砂比时达1·0MPa以上,1∶8灰砂比时达0·5MPa以上, 1∶10灰砂比时达0·45MPa以上;③充填体无离析分层现象,整体性好,且能经受爆破冲击;④充填成本低,按-100m中段采矿方法试验要求,统计本次工业试验充填材料成本为70·77元/m3,比混砂胶结充填材料成本下降14·14%。