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1、精品论文大集合浅孔留矿采矿法在吉家洼金矿的应用及改进吴长航 1，方念乔 1，杨红志 2，颜志丰 1，韩新志 2,31.中国地质大学(北京)，北京（100083）2.河南省地勘局第一地质调查队，河南洛阳（471023）3.洛宁吉家洼金矿，河南洛阳（471023）E-mail: ch_wu70摘要：浅孔留矿采矿法在吉家洼金矿的应用过程中暴露出安全作业条件差，矿石贫化严重等缺点。该矿在多年矿山生产实践的基础上，针对矿体开采条件的变化，对采矿方法进行了 大量的改进和创新。本文介绍了浅孔留矿采矿法在吉家洼金矿的应用情况及改进措施，总结了该矿采矿方案的特点及回采工艺，讨论了矿山的采场结构参数、底部结构及矿
2、柱回采经验。认为改进后的采矿方案降低了采场的矿石损失率，缩短了采场的回采周期，减少了采切工程 量，提高了采场的生产能力，取得了显著的经济效益和社会效益。文章还建议在品位较高的矿段，采用削壁充填法进行采矿，以进一步提高资源利用率。 关键词：浅孔留矿采矿法；薄矿脉；底部结构1. 前 言采矿方法在矿山生产中占有举足轻重的地位，它不仅影响着回采工艺的选择、人员、设 备的安全和生产成本的高低，更决定着采矿损失率、矿石贫化率等矿山关键经济技术指标的 制定。就我国而言，目前已知储量超百吨的黄金矿山仅有山东招远玲珑及福建上杭紫金山金 矿床等，岩金矿山普遍具有规模偏小，矿体形态复杂多变，矿化连续性差，矿岩稳固性
3、不尽 理想等特点1,2，因此，迄今为止，浅孔留矿采矿法仍被中小型矿山广泛应用3,4。和其它采 矿方法相比，该法主要用于开采矿岩中等稳固以上的陡倾斜薄矿脉，它具有工艺简单、易于 掌握、成本低、生产能力大等优点，也存在装备机械化水平低、劳动强度繁重，放矿周期长， 矿石贫化损失大等不足，因此如何在生产过程中根据地质资源状况灵活调整采矿方案，扬长 避短，就成为众多黄金矿山所必需直面的问题之一。吉家洼金矿位于豫西熊耳山地区，始建于 1995 年，是一个具备采、选、冶综合生产能 力的地下开采的中小型岩金矿山，矿山建设前期主要采用单一的平硐开拓方式，开拓的平硐 主要有 850m 中段、800m 中段和 76
4、0m 中段。760m 标高以下受地形不利等因素影响，改为 平硐盲竖井联合开拓。因矿山主要工业矿脉厚度较薄，且平均倾角超过 700，所以采用浅 孔留矿采矿法进行回采。在多年的生产实践过程中，吉家洼金矿对原方案进行了多次改进和 完善，逐渐摸索出了一套适合自身特点的变型采矿方案，取得了良好的经济和社会效益。2地质概况吉家洼金矿为构造蚀变岩型金矿，矿脉主要赋存于含矿断裂构造蚀变带内，矿石类型 以蚀变岩型和角砾岩型为主，多呈块状、网脉状或细脉浸染状。其工业类型属含金低硫化物 型，主要金属矿物为黄铁矿，次为方铅矿、黄铜矿等。金矿体的规模、产状、形态及空间分布严格受断裂构造控制，且多成群、成带出现，矿 体之
5、间以近平行等距状分布，间距约 3050 米，矿体规模大小不一，走向长度多为 160300 米，最长约 480 米，倾向延深约 320 米，矿体走向为近南北向的 1702000，平均 1850。 矿体上部东倾，在 760 米附近及以下逐渐变为西倾，倾角 68800 不等，局部直立。矿体形 态复杂，多为薄脉状或透镜状，厚度 0.21.2 米，平均 0.7 米。矿体中分枝复合、膨大缩小 现象常见。蚀变作用主要有黄铁矿化、硅化、绢云母化、绿泥石化及高岭土化等，金平均品- 6 -位 7.20g/t，矿岩界线清晰。3. 开采技术条件吉家洼金矿的矿体上下盘围岩主要为太华群龙潭沟组黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻
6、 岩、斜长角闪岩及斜长浅粒岩等，岩石稳固程度属中等稳固稳固，局部的构造挤压强烈部 位及矿脉两侧的蚀变带附近，围岩松软破碎，容易坍塌。矿石氧化程度较高，较为破碎，属 不稳固中等稳固。矿体本身属陡倾斜薄矿体。矿井涌水量较小，水文地质条件简单。4. 原采矿方案4.1 采场构成要素采场沿矿体走向布置，长度一般 5060 米左右，采场高度与中段切割高度一致，一般 为 4050m；顶柱高 34 米，间柱宽 6 米左右，底柱高 57 米，一般为 6 米，在矿岩不稳 固矿段，底柱高度适当加大。采场宽度分两种情形：当矿体厚度大于 0.8 米时，采场宽度与 矿体厚度一致；当矿体较薄时，控制在 0.8 米以内。由于
7、矿体属陡倾斜薄矿体，空区暴露面 积有限，采场内一般不留矿柱，仅在无矿或弱矿化段保留不规则自然矿柱。图 1 吉家洼金矿浅孔留空采矿法采场基本结构图1运输巷道；2间柱；3底柱；4放矿漏斗；5采场天井；6联络道；7顶柱4.2 采切工程布置采切工程主要包括切割天井、拉底平巷及放矿漏斗等，其工程量见表 1。采场两侧的切 割天井沿脉掘进，与上部中段连通，天井间距约 5060 米，断面为 1.41.6 米。天井内在垂 直方向每隔 5 米左右沿矿体向两侧对称掘进联络道，以方便采矿人员及设备进出。放矿漏斗 间距一般为 67 米，规格为 1.41.8 米，辟漏在所有漏斗施工结束后集中进行，下部架设木 质漏斗放矿。
8、表 1 采场采切工程量统计序号工程名称规格长度（米）体积（米 3）标准米（米）1天井1.41.652116.4829.122拉底平巷2.02.556280703联络道1.22.03993.623.44放矿漏斗1.41.854136.0834.025合计201626.16156.54注：标准米为折合成巷道规格 2.02.0 米的长度4.3 回采工作回采工作从拉底平巷自下而上进行，回采各工序包括凿岩、爆破、通风、局部放矿、撬 顶平场等。凿岩机械选用 YT-24 型气腿式凿岩机，炮孔呈“之”字形布设，倾角与矿体倾角一 致，孔深较浅，一般为 1.62.4 米，炮孔间距可根据矿体厚度变化及矿石破碎程度适
9、当调整， 以降低大块矿石产出率。爆破采用 2 号铵锑岩石炸药，火雷管、导火索起爆。爆破完成后， 采用自然和机械两种方式进行通风，新鲜风流由运输平巷经天井联络道进入各回采工作面， 污风通过天井进入上部中段排至硐外。采场局部放矿严格控制在每班采矿量的 1/3 左右，这 样既可以使采矿工作面留出足够的作业空间，又有充足的矿石支撑采场顶底板围岩。因矿体 倾角较陡，放矿主要借助矿石自重从木质漏斗进行，人工装矿，放出矿石由牵引机车运至中 段井口车场内，经竖井用罐笼提到上部主运输巷道，由牵引机车拉至地表矿仓内。撬顶平场 在上述作业结束后进行，以排除采场内安全隐患。整个采场回采结束后开始大量放矿。矿柱回采待采
10、场采矿工作结束后，在天井能够保证人员顺利通行及设备操作安全的前提 下，按照先顶柱，再间柱，最后采底柱的顺序进行，以底柱和间柱为主，顶柱仅选择金品位 较高的的矿段进行回收，多数予以保留，尤其是距生产中段较近巷道的顶柱必须保留，以保 证下部中段生产的正常进行。间柱和底柱的回采程度视安全情况而定，若较为危险，则放弃 部分矿柱不予回收。矿柱的回采率一般维持在 3050左右，回采过程采用浅孔落矿， 人工出矿。回采过程中的地压管理主要依靠围岩的自身稳固程度及顶、底、间柱和采场内的矿石来 维持，多数采空区在回采结束后封闭，利用废石进行充填处理，废石主要来自出矿过程中手 选及坑道工程掘进，部分采空区由采场顶板
11、岩石自然冒落充填。4.4 主要技术经济指标采矿主要技术经济指标及材料消耗情况见表 2、表 3。表 2 技术经济指标统计采场生产能力采矿功效采切比矿石贫化率矿石损失率直接采矿成本（吨/天）（吨/工班） （米/千吨）（）（）（元/吨）458081225342030152528表 3 材料消耗统计炸药火雷管导火索钎头钎钢木材（千克/吨）（个/吨）（米/吨）（个/吨）（千克/吨）（米 3/吨）0.320.451.251.602.303.400.020.040.050.060.0030.0044.5 存在的问题从多年的生产实践来看，浅孔留矿采矿法能较好地适应吉家洼金矿矿脉规模小、产状 陡、厚度薄的开采技
12、术条件，采矿法自身具有的许多优点在采矿过程中已经充分显现。但与 此同时，生产过程中也发现该法存在如下不足：（1）机械化程度较低，爆破后的撬顶、平场及破碎大块等工作均需人工进行，导致工 人劳动强度大，采场内滞留时间长，存在一定的安全隐患。（2）采矿周期长，矿石贫化现象严重，大大增加了运输及选矿成本；同时，矿石积压 过多，也使得矿山资金周转压力较大。（3）矿柱回收率低或难以回收，矿石损失量大。多数情况下，矿柱尚未回收，采空区 便已发生塌陷崩落，回采过程安全条件恶化，继续投入工程解决安全问题的费用很高，使得 回收矿柱在经济上得不偿失，从而造成资源的永久损失。（4）在矿岩较为破碎的矿段，需要留较厚的底
13、柱以确保采矿作业的安全，导致大量矿 石被留作底柱，同时，底柱加厚也使漏斗颈相应延长，不仅加大了采切工程量，也容易造成 放矿不畅、漏斗卡堵事故。5. 采矿方案的改进5.1 采场天井的改进5.1.1 沿脉天井间距的调整 按照浅孔留矿采矿法的传统设计方案，各矿块之间基本呈等间距切割，因而，沿矿脉走向布置的部分天井经常处在富矿段内，从而使得较多的富矿资源被留作间柱，而在整个矿块的回采过程中，间柱的回采又往往比较滞后，且回采间柱时作业空间狭小、工作面移动频繁、 安全出口少。在矿山初期的采矿过程中，由于没有考虑这一问题，大量的富矿资源被留在天 井内作为矿柱，至今仍然无法有效回收，成为永久性损失。鉴于上述原
14、因，吉家洼金矿在采 矿过程中对各中段沿脉天井的间距进行了不同程度的调整，在原方案天井间距 5060 米的 基础上，结合上下中段间的地质探矿资料对比和矿脉分段富集的变化特点，把采场天井尽量 布设在弱矿化段或无矿段，避开矿体富集部位，避免占压富矿资源。实践中，沿脉天井的间 距多控制在 4070 米之间，间距过近会使矿块数量过多，增加采切工程量；过远则势必加 大采矿难度。实践证明，天井间距的适当调整避免了富矿资源被留作矿柱，有效地提高了资 源的利用率，天井调整后的采场矿石回收率普遍提高了 1015，取得了较好的经济效 益，其不足是部分采场距离过长，采矿难度增大，回采周期延长。5.1.2 下盘脉外天井
15、的布设 天井在采矿过程中既是通风的通道，也是人员设备进出采场的安全出口，因此，对于采矿生产至关重要。但在矿岩极为破碎的矿段，布设沿脉天井比较困难，不仅掘进时难以施工，即使施工完成，也容易发生塌方或掉块而报废。同时，采矿时伴随着间柱的回采沿脉天井多 遭破坏，导致上下中段间安全出口减少和通风系统不畅。为克服上述问题，近年来，吉家洼 金矿在矿岩较为破碎的 600 米中段探索性地施工了下盘脉外天井，即保持采场其它结构参数 不变，在矿体下盘围岩中向上掘进天井，连通上部中段。天井内每隔 5 米左右（垂直高度） 向矿体一侧施工联络道，其它回采工艺与原方案一致。结果表明，该方法在未增加采切工程 总量的情况下实
16、现了间柱和矿房的同步回采，不仅使间柱的回采率达到了 8090，也大大缩短了矿块的回采周期。此外，由于天井脉外布设，在间柱的回采过程中及回采结束后仍能继续连通上下中段，提高了井下作业的安全系数。该方案的缺点是脉外天井对矿体垂向 变化规律的了解不如沿脉天井直观和准确。5.2 采场底部结构的改进底部结构是各种采矿方法的重要构成要素，为提高矿块回采率，黄金矿山均普遍重视对 采场底部结构的选择。吉家洼金矿矿体上下盘围岩主要为片麻岩类，岩石稳固程度中等以上， 但受构造挤压及蚀变作用影响，局部矿段较为破碎；矿石氧化程度较高，稳固程度较差。再 加之随着矿山采矿中段的下延，地压集中现象已初步显现，深部中段塌方冒
17、顶事故明显增多， 部分采场曾发生矿石底柱坍塌，致使沿脉巷道堵塞，生产无法进行的事故。同时，在不稳固 矿段采用矿石底柱的底部结构也存在如下问题：（1）矿石底柱加厚，安全问题虽然得到缓解， 但采切工程量也随之大大增加；底柱过薄，则难以保证巷道及采场施工安全。（2）由于底柱 回采率较低，矿石底柱留得越多，资源浪费现象就越严重。所有这些都表明保留矿石底柱的 原采场底部结构亟待改进。为克服上述问题，保证运输巷道的正常使用，经过论证，决定在650、600 米中段的部分矿块逐渐采用并推广钢筋混凝土人工假底底部结构及无底柱底部结 构等形式。5.2.1 钢筋混凝土人工假底结构 在沿脉巷道内预先施工硐室式漏斗等工
18、程并将平巷顶部适当上挑，利用木梁、木垛进行临时性支护，工人在临时性支架下进行钢筋混凝土人工底柱的施工，施工顺序依次为：施工锚杆眼、架设模板及钢筋网、混凝土浇注、混凝土养护等。施工过程中在漏斗对应位置开口， 以备将来放矿。浇灌混凝土所用的部分石料可利用施工穿脉巷道的新鲜围岩，其它材料由硐 外运入。混凝土浇灌、保养完毕后，撤除临时性木支架，在人工假底顶部沿采场全长崩落少 量矿石作为底垫，以缓冲落矿对假底的冲击，并以此为平台进行回采。钢筋混凝土人工假底结构能有效解决前述的安全问题，提高了矿块的回采率和资源利用 率，经济效益显著，其不足是成本相对较高、仅适用于品位较高的富矿段，同时，如何确定 合理的混
19、凝土浇注厚度、减轻二次破碎对假底结构的破坏也有待于进一步研究。5.2.2 无底柱底部结构在距矿体底板 610 米的围岩内掘进与矿体平行的下盘脉外巷道，沿此巷道每隔 8 米左 右施工穿脉巷道以控制矿体并兼用于装矿。回采过程中首先从各穿脉截矿点将各段矿脉连 通，以此作为拉底巷道直接向上进行回采，采下矿石自重溜放，人工装矿，并沿下盘脉外巷 道运至中段车场，通过罐笼提升至上部运输巷道运至硐外矿仓。无底柱底部结构的采矿方法，由于不设漏斗，矿块结构及回采工艺简单，有效地减少了 拉底辟漏的工作量及矿石损失，提高了矿块的回采率，还能够节省大量的木材消耗，解决放 矿过程中的漏斗堵塞问题，在金矿脉的贫、富矿段均可
20、适用，应用前景良好，其不利因素是 人工装矿，效率较低，工人劳动强度大。6. 结论及建议（1）改进后的采矿方案采用了调整天井间距、布设脉外天井及钢筋混凝土假底结构和 无底柱底部结构等措施，使矿块结构和回采工艺趋于简单化，较好地适应了吉家洼金矿的开采技术条件，有效地降低了采切工程量，改善了采场的安全作业条件，解决了矿柱回采率低压占富矿资源的问题，大大提高了资源的利用率，具有明显的经济效益和社会效益。（2）应继续加强对采矿方法及矿块结构的研究，探讨提高装备机械化程度及在高品位 矿段采用削壁充填法采矿的可能性，以进一步减轻工人劳动强度，降低矿石损失、贫化，提 高入选品位，充分回收利用黄金资源。（3）采
21、矿过程中发现该矿的金矿体规模较小且变化复杂，而目前 50 米左右的中段高度 过大，使得采矿过程中矿石贫化现象严重，回采难度较大，建议在开拓深部矿体时，适当降 低中段高度。参考文献1 孔庆丰,赵亮,赵春荣.浅谈岩金地下矿山采矿方法的选择.黄金,2001,22(10). 2 刘力.岩金矿床地下采矿方法.西安:陕西科学技术出版社,1995.3 解世俊.金属矿床地下开采.北京:冶金工业出版社,1986.4 黄金矿山实用手册编写组.黄金矿山实用手册.北京:中国工人出版社,1990.The Application of Short-hole Shrinkage Stoping Method inJijia
22、wa Gold MineWu Changhang1, Fang Nianqiao1, Yang Hongzhi2, Yan Zhifeng1, Han Xinzhi2,31.China University of Geosciences, Beijing （100083）2.The 1st Geological Investigation party of Henan Provincial Bureau of Geological and MineralResources, Luoyang （471023）3.Jijiawa Gold Mine of Luoning County,Luoyan
23、g（471023）AbstractThe short-hole shrinkage stoping method exposed a lot of defects such as operational conditions worseand ore dilution higher since it was adopted a few years ago in Jijiawa Gold Mine. Based on the abundant construction experiences of many years, an improvement of mining method was c
24、arried out in Jijiawa Gold Mine according to the change of mining conditions. The paper introduced the applications and the improvements of short-hole shrinkage stoping method in Jijiawa Gold Mine. The characteristics of stoping method and stoping process accepted in Jijiawa Gold Mine are generalize
25、d, and the structural parameters, bottom structures and stoping experiences are discussed. It shows that the progressed method reduced stope loss rate, shortened stope mining period, raised stope productive capacity, decreased mining workload and gained great economic and social benefits. This paper
26、 also suggested that the waste-lifting filling stoping method should be used in the gold veins with high gold grade in order to increase utilization rate of resources.Keyword: short-hole shrinkage stoping method; narrow vein; bottom structure.作者简介：吴长航（1970 年），男，河南南阳人，1993 年毕业于成都理工学院矿产系，工 程师，在读博士研究生，长期从事矿产地质普查与勘探工作。
