特殊环境及松软地质条件下某矿山开采方案研究

黄 宪 各 方

(大冶有色设计研究院有限公司)

特殊环境及松软地质条件下某矿山开采方案研究

黄 宪 各 方

(大冶有色设计研究院有限公司)

根据矿体赋存情况、围岩稳定性及矿山周边环境等综合考虑，对某矿山提出多种开采方案，并进行比选，选择下向六角形进路充填采矿法为最优，技术经济指标较好，减少矿石损失和贫化，使矿产资源得到有效回收利用，具有很好的经济效益和社会效益。

露天转地下 开采方案优化 综合利用

某矿山位于市区252°方向直距6 km处，面积为0.13 km2。矿区在2005年以后不同时期分别在XJ1基础上向不同方向施工平硐，向北施工见厚大矿体，才开始正规的勘查工作。深部虽然有一些的坑道，但基本未进行矿体开采。地表从2012年下半年开始进行采坑揭露浅部矿体，形成线状采坑。部分坑采开采标高位于矿区西南部，最低标高为-10 m左右。为充分利用较高品位的矿石资源，矿山决定加大开发力度，制定高效回采方案。

1 开采技术条件

矿区有1个矿体，矿体呈板状、似层状，赋存于构造断裂带中，蒲圻组泥质粉砂岩、斑状石英闪长岩、大冶组第五段白云岩为其近矿围岩。矿体赋存于-80～-30 m标高，以角砾状矿石为主，部分为碎块、碎屑状。矿体裂隙发育，其间见有泥、硅质充填，为软-较硬岩石，稳定性较差。

矿体顶板直接围岩为构造角砾岩，角砾成分有泥质粉砂岩、白云质大理岩和斑状石英闪长岩，主要为硅质胶结，少量泥质胶结，裂隙较发育，硅化蚀变较强，局部遇水易软化，单轴抗压强度为28.43～35.76 MPa，平均为31.88 MPa，按标准件校正后抗压强度为34.05 MPa，抗剪强度为8.9 MPa，岩石质量指标RQD平均为34%，稳定性较差。

矿体底板直接围岩为构造角砾岩和白云质大理岩。其中构造角砾成分主要有白云质大理岩和斑状石英闪长岩，为泥质、硅质胶结，裂隙较发育，各种蚀变较强，局部遇水易软化，单轴抗压强度为27.32～32.08 MPa，平均为29.02 MPa，按标准件校正后抗压强度为31.62 MPa，抗剪强度为8.3 MPa，岩石质量指标RQD平均为23%，稳定性差；白云质大理岩为坚硬岩层，整体性较强，单轴抗压强度55.13～66.47 MPa，平均为61.29 MPa，按标准件校正后抗压强度为62.17 MPa，抗剪强度为12.5 MPa，稳定性较好。矿体及围岩呈半坚硬-较软，较破碎，稳定性为差-较差，易发生垮塌、片帮、掉块等现象。

2 矿产资源量估算

矿区累计估算332+333资源量中金3 369 kg、伴生银11.09 t，矿石量96.3万t。 其中332矿石量51.1万t，Au金属量1 780 kg，Ag金属量5.88 t；333矿石量45.2万t，Au金属量1 589 kg，Ag金属量5.21 t。

3 采矿方法选择

根据矿区矿体赋存条件及开采技术条件,结合目前国内矿山所采用的采矿方法初步选择上向分层充填采矿法、分段空场嗣后充填采矿法、下向六角形进路充填采矿法(金川龙首矿)，并进行方法比选，见表1。

矿山围岩极不稳定，遇水膨胀容易垮塌，稳定性很差，不适合选用上向充填采矿；采用进路式采矿，采场顶板及帮壁暴露面积小,回采作业安全性较好。经过方案比较，本次设计采用下向六角形进路充填采矿法，采矿方法示意见图1。

4 开采方案设计

4.1 开采顺序

为了充分回收矿石资源，矿体从上至下开采(-10～-100 m中段)，中段连续开采，不留顶底柱，从矿体的中部向两端回采，有利于提高矿体回采率，保证安全。

4.2 采场结构参数

采场沿走向布置，长50 m,宽5 m，形状为规则的六角形。规格为3 m×5 m×7 m(上宽×腰宽×高)，分层高度为3.5 m。

表1 采矿方法比选

图1 六角形进路充填采矿法示意(单位:m)

4.3 采准切割

下向六角形进路充填采矿法以一个采场为回采单元进行采准切割布置。采准切割工程有分段巷道、分层联络道、出矿溜井、溜井联络道等。

4.4 回采及出矿

自上而下逐层回采，当本分层全部采完后进行铺地并胶结充填形成人工假底，再转入下一分层回采；采场采用EBZ55 掘进机连续切割，并临时支护采空区，确保作业安全；出矿由矿用三轮车将矿石卸入溜井,下放到运输水平。

4.5 通 风

新鲜风流经主井、中段平巷、采准斜坡道、分段巷道、采场联络道进入采场，清洗工作面后，污风从采场联络道经分段巷道、回风巷、回风井排出地表。

4.6 采场钢筋铺底

进路回采结束后，对底板进行扒平处理,铺设钢筋网，再进行吊挂。吊挂中的第一分层打吊锚杆，锚杆为φ20mm×1200mm×1500mm的螺纹钢；再用φ10mm钢筋做吊筋，将底板的金属三角桁架与锚杆相连；三角桁架采用φ10mm钢筋焊接而成，顶筋与吊筋相连；铺地钢筋网固定在三角桁架底筋上，规格为3m×1.6m,网度为400mm×300mm(细砂充填)，或者400mm×500mm(粗骨料充填)，由φ6.5mm钢筋焊接,钢筋网与桁架之间拧结相连；封口采用木板或空心粉煤灰砖砌筑隔墙，空心粉煤灰砖砌筑挡墙，墙体坚固，并有一定的滤水性，经济适用，为加固挡墙，砌筑之后喷射一层50mm厚混凝土，封口结束后进行充填。

4.7 充填工作

每分层出矿完毕后进行充填准备工作，人工钢筋扎网后胶结充填并接顶，胶结充填灰砂比为1∶4，强度为3～4 MPa。

4.8 技术经济指标

采场主要技术经济指标见表2。

表2 主要技术经济指标

5 开采投资及经济效益分析

工程总投资估算包括设备费用、基建工程费用、总图运输及设备、工程其他费用、工程预备费。根据估算，项目建设投资为6 185万元。矿山按小型规模建设，年处理矿石量10万t，服务年限为5 a。通过企业经济评价，矿山建成投产后，累计产值 53 144.49元，所得税后累计净利润15 497.21万元，静态投资回收期3.33 a(包括露采建设期1 a)，财务折现率为12%时,累计全投资净现值6 462.45万元，全投资内部收益率达38.85%，全投资利税率为45.4%，全投资净利润率为33%，说明有较好的企业经济效益和抗风险能力。

6 结 语

通过对矿产资源的整合，合理利用，减少浪费，结合矿山实际情况，优化采矿方法，采用下向六角形进路充填采矿法。在确保安全前提下，最大限度地对矿产资源进行回收利用，从而实现矿山企业的利润最大化。同时，矿山应加强水文地质工作，加大矿区周边找矿力度，增加地质储量，延长服务年限。

2014-09-04)

黄 宪(1978—)，男，工程师，435005 湖北省黄石市新下陆冶炼路65号。