顶底板均不稳固的古采区残矿回收实践研究.docx

? ? 顶底板均不稳固的古采区残矿回收实践研究 ? ? 张海磊，焦满岱，陈小平，郭生茂，刘吉祥，周健强 (1.西北矿冶研究院，甘肃 白银 730900；2.甘肃省深井高效开采与灾变控制工程实验室，甘肃 白银 730900；3.兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃 兰州 730099) 矿业是人类除农业外最早从事的生产活动，我国有大量先民们从事矿业生产活动而遗留的踪迹和实物。如湖北铜录山铜矿等很多具有几百年甚至几千年历史的古矿资源，时至今日仍在大规模开采中，正如我国现代地质学先驱章鸿钊先生在《古矿录·序》一文中所指：“虽古之法固异乎今之法，而今之矿实犹是古之矿也……，其中今人所未知，而古人先知之得之，仍有待于后人之竟其功者，正复何限。又安知古人所留遗以待后人者，非即为今日起跛振蹶之大用乎？”[1-2]。 受限于古代技术水平，古人采矿通常具有采富弃贫、采厚弃薄、采易弃难等特点，导致矿体完整性被破坏、采空区赋存特征复杂多变。古采区安全问题是目前开采古矿资源面临的难题之一，各地矿山在实践中总结了很多解决的方法和思路，如云南省昭通市毛坪铅锌矿[3-5]采用混凝土假底干式充填法和钢绳柔性假底干式充填法，分别治理了厚大矿体采空区和小矿体采空区，并采用分条进路自然崩落法回采古采区厚大伏槽矿；湖南省新邵县龙山金锑矿[6-12]在分析清末老窿残矿赋存特征后，提出了多种防治水方案，采用脉外平巷加穿脉群自然崩落采矿法实现了老窿残矿的安全高效开采，并特别优化了浮选工艺，实现了资源综合回收；陕西省柞水县银矿[13-15]通过将泥化塌落废石自然沉降固结充填古采空区后，用上向分层干式充填法回采古采区的上盘矿体；山东省招远市大河金矿[16]采用先胶结充填法回采残留矿柱，后尾砂充填法回采下盘贫矿体的间隔防震工艺，实现了古采区残留矿柱及下盘贫矿体的安全开采。由此可见，各种形式的充填法是回收古采区残矿时的首选，其次为崩落法，能够有效治理采空区的安全隐患。 小秦岭地区是我国金、银等贵金属产地之一，矿产资源开发利用历史可追溯至仰韶文化时期。区域内商洛市银硐子银多金属矿在生产探矿过程中遇到大量明清古采区，该矿为国内典型的顶底板均不稳固的低品位倾斜中厚矿体，古采区的影响使得开采技术条件更为复杂。在此背景下，开展顶底板均不稳固的古采区剩余矿体回收工作十分重要。 1 矿山生产概况 银硐子银多金属矿位于南秦岭地槽华力西褶皱带内，近东西走向单斜构造，属层控类沉积变质型多金属矿床，矿体赋存于中泥盆统大西沟统的千枚岩中，呈似层状产出，倾角为35°～40°，厚度为1.12～16.38 m，为倾斜中厚矿体；矿体上盘围岩为绢云母化千枚岩，下盘为炭化千枚岩，片理节理发育，均为不稳固岩体[17-18]。 矿山设计采矿方法为预切顶分段分条沿走向连续推进采矿法开采，该方法将矿块沿走向布置，阶段内沿倾向划分3个分段，分段内沿走向划分5个分条，以分条为独立回采单元，沿走向后退式连续回采[19-20]。该方法将切顶、护顶、放顶工作完美结合，在顶底板均不稳固的倾斜中厚矿体开采方面具有巨大的优越性，但工序复杂、采切工程量大，因此实际生产中仅在矿体厚大且品位较高区域使用，其他薄矿体、低品位矿体及深部矿体主要采用各种形式的分层干式充填采矿法开采[17-18]。矿山1 210 m中段、1 170 m中段生产探矿期间，在62线～72线间连续10多条探矿穿脉均遇到古采区。为保证矿山经济效益和下部中段安全开采，需尽快回收古采区剩余矿体，消除空区隐患。 2 古采区开采技术条件 矿区具有悠久的金银等贵金属开发历史，据《陕西通志》记载：“明天启元年，朝廷召商官采，时拥采掘工千三百余人，年产优银万余两……，掘矿洞八，五里以上者三……”，至今仍可在矿区地表见到大量明清采矿遗迹。 从生产探矿结果可知，古采区分布于62线～72线间13号主矿体中部品位最高处，走向长275 m；由地表延伸至1 190 m水平，垂高90 m；倾角与矿体倾向一致，斜长62～119 m，高1.5～3.0 m，并有多层重叠现象。推测古人采用脉内斜坡道开拓方式和留不规则矿柱的全面采矿方法，即从矿体品位最高部位地表露头处沿矿体倾向掘进一条倾角约30°，断面规格约1.8 m×1.8 m的方形脉内斜坡道，以脉内斜坡道为开拓运输、人行通风和爆破自由面，人工铁钎凿岩、黑火药落矿方式沿走向全面推进，视品位高低控制采高1.5～4.5 m，留不规则矿柱支护采空区，局部采用木支护加固。但由于年代久远，支护方式早已失效，采空区内已被坍塌矿石堆满。 古采区位于矿体中部，上盘剩余矿体厚4～7 m，下盘剩余矿体厚6～8 m，下盘矿体品位略高于上盘矿体；残矿资源量约86.16万t，平均品位为银172 g/t、铜0.62%。古采区结构具体详见图1。 图1 古采区结构示意图Fig.1 S