第二节 开采方法

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    山东省黄金矿床种类繁多,矿体与矿体间厚度、倾角、涌水量、矿石品位及矿体
上下盘稳固程度等条件差异较大,选择的采矿方法多种多样。随着开采技术不断进步,
留矿采矿法得到广泛应用。20世纪80年代,随着蚀变岩型矿床陆续开发,为减少贫化
率、提高高品位矿石回采率和适应围岩条件变化等诸多因素,充填采矿法得到较快发
展,成为山东省黄金矿山主要采矿方法之一。1986-2005年,全省各种采矿方法的工
艺技术不断提高,采矿装备不断更新,大型自动化无轨设备进入井下,采矿效率大大
提高。

一、留矿采矿法
    留矿采矿法是空场采矿法的一种,工艺简单、采矿强度大、成本低、作业安全,
适于矿体倾角大于60°、矿体厚度大于1.2米的石英脉型金矿床。玲珑金矿,蓬莱市黑
岚沟金矿、大柳行金矿,莱州市望儿山金矿、留村金矿、郝家沟金矿,平度市金星股
份公司、旧店金矿等矿山广泛采用留矿采矿法。
    玲珑金矿矿块阶段高度40米~50米,长度小于60米,宽度等于矿体厚度(最低不
小于1.2米),不留底柱,采场须留顶柱时不小于3米。采矿工作分为采准、切割、回
采等工序。采准工作:矿房底部结构以平底结构为主,部分采用电耙道结构和木漏斗
结构。主要包括脉外出矿巷、出矿穿、顺路天井等工程。切割工作:沿脉掘进切割层。
回采工作:自下而上分层回采,分层高度一般为1.5米~2.0米。包括凿岩、爆破、通
风、局部放矿、顶帮管理、二次破碎等。凿岩设备采用YT-27、YS P-45型气动凿岩机
凿岩。爆破用火雷管起爆导爆管,分段起爆,炸药用2#岩石炸药或岩石型乳化炸药。
矿房通风系统,从上风流方向的顺路天井进入新鲜空气,通过矿房工作面后,由下风
流方向的顺路天井排到回风巷道。局部放矿采用装岩机出矿。爆破后对采场顶板、底
板及大块矿石进行二次破碎处理。



图2-5 玲珑金矿浅孔留矿采矿法示意图 二、充填采矿法 充填采矿法是用充填物把回采的空区充填起来,控制采场地压,支撑围岩,减少 和阻止采空区、围岩的破坏和移动。至2005年底,充填采矿法为全省黄金矿山主要的 采矿方法。 (一)尾砂胶结充填法 点柱式机械化水平分层充填采矿法。三山岛金矿矿石和围岩较稳固,矿体厚度大, 水平厚度≥15米,1989年年底该矿试生产,即采用点柱式机械化水平分层采矿方法。 地表设有充填搅拌站,有两个容积为965立方米立式砂仓和两个各为100立方米的水泥 仓。搅拌完成的充填料通过充填钻孔靠重力自流到井下,再通过专用充填管道经服务 斜井、各中段(分段)巷、采场联络巷进入采场充填。每次充填高度2.5米~3米。采场 分两个区充填,每区长50米,废石和尾砂充填高2.12米~6米,胶结体厚度0.4米,灰 砂比1∶4。
图2-6 三山岛金矿点柱式机械化水平分层充填采矿法示意图 上(下)向水平分层进路尾矿胶结充填采矿法。1986年,焦家金矿开始与长沙市矿 山研究院合作研究试验机械化上向水平分层进路尾砂胶结充填采矿法,出矿设备由铲 运机代替电耙绞车出矿,矿房出矿规模由原来25吨每日提高到89吨每日。1990年推广 使用。1992年,针对北翼破碎矿体开采
图2-7 焦家金矿上向水平分层进路尾砂胶结充填采矿法示意图 复杂条件,自行研究试验下向水平分层进路尾砂胶结充填采矿法,解决破碎矿体回采 难题。1998年,试验成功并在井下推广运用。 上向水平分层尾矿胶结充填采矿法。新城金矿依据矿体的水平厚度不同,采用垂 直矿体走向的上向水平分层尾砂胶结充填法。当矿体水平厚度2米~3米、矿体倾角在 30°左右时,则采用沿倾斜分条回采嗣后一次充填采矿法。
图2-8 焦家金矿下向水平分层进路尾砂胶结充填采矿法示意图 机械化盘区上向分层尾砂充填法。1995年新城金矿改扩建工程投产后,井下以- 280米为界,分为上、下两个采区。下采区矿体水平厚度大于7.5米时,采用机械化盘 区上向分层尾砂充填采矿法,为矿山应用最广的采矿方法。
图2-9 新城金矿上向水平分层尾砂胶结充填法示意图 多层矿体组合回采盘区机械化尾砂胶结充填法。1992年6月,招远市玲南金矿与 长沙矿山研究院合作试验研究成功多层矿体组合回采盘区机械化尾砂胶结充填法。将 多层矿体的各层采场组成一个盘区,统一采准,统一回采,统一充填,从而形成了一 个集落矿、出矿、充填于一体的统一整体。盘区内采矿、出矿、充填作业平行交叉进 行,电动铲运机在分层胶结尾砂面上出矿,盘区生产规模160吨每日,贫化率10.4%, 损失率9.3%。 分区连续回采上向水平分层尾砂充填法。1993年12月,招远市罗山金矿与马鞍山 矿冶研究院合作试验研究分区连续回采上向水平分层尾砂充填法。在借鉴国内外充填 法先进工艺和技术的基础上,突出三个特点:1.充填接顶,有效控制地压,保证相邻 进路安全回采;将充填管口置于顶板最高处,预挂水泥砣补充接顶,高浓度充填,安 全有效。2.同时回采多个工作面,生产能力大大提高。3.采场结构简单,采场工程量 少,施工方便。 连续盘区倾斜高分层尾砂充填采矿法。1997年,招远市阜山金矿与沈阳黄金学院 合作试验研究连续盘区倾斜高分层尾砂充填采矿法。该方法不留顶、底柱和间柱的大 型连续盘区布置,采场结构简单,矿石损失率低,采准工程量少。 预控顶分段空场尾砂充填法。1995年10月,招远市河东金矿与北京科技大学合作 试验研究预控顶分段空场尾砂充填法。应用系统理论和数值模拟分析方法,结合室内 试验和测定,在方案选择和开采工艺设计中采用应力控制技术,克服不利的地质力学 条件,使回采顺序、开挖空间,结构参数,支护手段等适合于地压活动规律,有效控 制采场地压活动。
图2-10 河东金矿预控顶分段空场尾砂充填采矿法示意图 尾砂充填采矿法。山东省黄金矿山主要采矿法,矿山根据各自矿体赋存条件和开 采技术条件,选用不同的尾砂充填采矿方案。尹格庄金矿根据矿体赋存条件和开采技 术条件,采用三种尾砂充填采矿方案:矿体厚度小于8米,矿石不稳固的矿体,采用 上向进路尾砂充填采矿法;矿体厚度在8米~25米之间,矿岩中等稳固的矿体,采用 分区条柱分层尾砂充填采矿法;矿体厚度大于25米,围岩稳固的矿体,采用盘区连续 回采隔墙尾砂充填采矿法。均取得较好效果。除招远市外,蓬莱、莱州、牟平、乳山、 平度等市的地方矿山均采用工艺技术相近的尾砂充填采矿法。 干式充填法。采场构成要素、采准切割工程、落矿等工序与尾砂充填采矿法基本 相同,只是充填料不同,就地取材,利用废石和当地的河沙进行干式充填。招远市蚕 庄金矿上庄矿区选矿厂距采矿井较远,采用干式充填,构成参数为:矿体水平厚度大 于10米时,采场沿垂直矿体走向布置,采场长度等于矿体水平厚度,宽度10米,阶段 高30米~40米,底柱高度4.5米,无间柱和顶住。矿体水平厚度小于10米时,采场沿 着矿体走向布置,采场
图2-11 蚕庄金矿上庄矿区干式充填采矿方法示意图 长度25米,宽度为矿体水平厚度。回采顺序由下而上水平分层回采,分层高度1.8米。 招远市夏甸金矿、金岭金矿、姜家窑金矿,莱州市金城金矿红布矿区等,均采用回采 工艺相近的干式充填法。其中,姜家窑金矿充填前在采场两端敷设好钢筋网编制布柔 性隔墙,应用柔性隔墙代替砖石、砼隔墙,降低了工人劳动强度,提高了生产效率。 削壁充填法。开采极薄矿体行之有效的采矿法之一,优点是对矿、岩界限比较明 显的矿体在控制采矿损失率和贫化率方面的效果较好。其采场布置、矿块构成要素、 采切工程施工等,除无充填井外与尾砂充填法基本一致。因矿体厚度小,故采场沿矿 体走向布置,采场长一般在40米~60米,阶段高40米,不留间柱。若矿石品 位较高,则用人工假底代替底柱,回采时矿石和围岩分步进行崩落。充填面用细料平 整或铺设垫层,以便高品位粉矿回收。1983年开始,招远市金翅岭金矿二号矿区和北 截金矿石棚矿区部分矿段采用削壁充填法。1991年,蓬莱市黑岚沟金矿采矿车间128 井203采场采用削壁充填法,并在齐家沟一分矿、河西分矿、齐家沟二分矿、大柳行 金矿等薄矿脉推广使用。
图2-12 黑岚沟金矿削壁充填法采矿法示意图 三、崩落采矿法 崩落采矿法在全省黄金矿山中只有招远市北截金矿洼孙家矿区采用。 1990年,北截金矿与西北矿冶研究院合作,在洼孙家矿区202矿块进行中深孔爆 破分段崩落采矿方法试验研究。矿房构成要素为矿块长度35米,高52米,矿体厚度6 米~15米,采用中间拉槽向两端后退回采,堑沟拉底,每10米一爆破分段,电耙出矿, 振动放矿机放矿。分段凿岩巷道沿矿体走向布置,并与分段联络道和人行井,材料井 贯通,每一分段均设有垂直矿体走向的切割平巷和切割槽,回采从矿房中央开始,向 两侧后退式回采,自上而下分段崩落。采用中深孔挤压爆破崩矿,凿岩设备采用YG2- 90型风动凿岩机,炮孔为上向扇形排列,炮孔直径60毫米,孔深8米~1 0米。爆破材 料为电雷管、导爆管、导爆索和2#岩石炸药,爆破方式为电管引爆导爆管,导爆管 引爆导爆索,导爆索引爆炸药。试验获得成功,采矿规模150吨每日~200吨每日,贫 化率10%,损失率12%。 四、“拉抽屉”采矿法 “拉抽屉”采矿方法是民间自古沿袭使用的传统采矿方法。至2005年,全省仅招 远市北截矿井因地质条件特殊采用上向进路拉抽屉干式充填法回采,分层高度5米~7 米,在矿体下盘掘进脉外巷,川脉间距15米~20米,采用上向式自下而上逐段回 采。在阶段水平上,从川脉里头的矿体上盘开始,沿矿体走向,采用前进式双向分条 回采,一条采完后用坑木架框支护,并用木板将有矿的一侧挡好后对采空区进行充填, 再进行第二、第三分条回采,直到一个分层采完。个别地段采用进路间隔回采,隔一 充一,撞楔插板超前支护,人工落矿,局部松动放矿,采空后用砼加废石充填。 五、全面采矿法 沂南金矿属于矽卡岩型金铜矿床,矿体缓倾斜,矿岩稳固,各矿区采用留不规则 矿柱的全面采矿法。浅孔落矿,装岩机装矿。1.5吨电机车牵引U型0.75立方米矿车运 输,空场在短时间内不充填。1986-2005年,为宏观控制地压及储存尾砂,采用全尾 砂,一次性充填自然沉淀泄水工艺充填采空区。