琅琊山铜矿残矿回收工艺研究

琅琊山铜矿残矿回收工艺研究姚运华(安徽省琅琊山矿业总公司，　安徽滁州市　２３９０１１)摘　要:滁州琅琊山铜矿床为典型的矽卡岩型富铜矿床，矿山开采历史较长，在不同历史时期又存在开采技术水平不同、管理等诸多原因，导致－１８５ｍ中段以上残存了大量使用上向水平分层尾砂充填采矿法无法开采的优质资源。

为了充分回收和利用资源，进行残矿回收研究与实践，采取除胶结充填进路回采采矿法以外回收残矿的采矿方法，如嗣后充填的变形浅孔留矿法:“塹沟平底式浅孔留矿法”、“电耙运输平底式浅孔留矿法”等采矿方法。

通过对采矿方法的变通应用，实现了特殊条件下１.８万ｔ残矿的安全有效回收，并取得良好的经济效益。

关键词:上向水平分层尾砂充填采矿法；胶结充填进路回采；变形浅孔留矿法；塹沟平底式浅孔留矿法０　引　言滁州琅琊山铜矿前身为滁县铜矿，１９５８年建矿，不计算明代古采矿的历史，目前已连续开采５５年。

现开采中段自－６５ｍ中段往下有７个中段，矿块回采主要集中在－１８５~－３６５ｍ之间的４个中段，随着矿山开采工作重心逐渐下移，－１８５ｍ中段以上的３个中段的矿块需加快回收进度，尽快关闭－１８５ｍ以上中段，否则影响整个开拓系统的正常运转。

由于琅琊山铜矿床为典型的矽卡岩型富铜矿床，矿体规模较小、数量较多，形态复杂，回采难度大；另外矿山开采历史较长，在不同历史时期又存在开采技术水平不同、管理等诸多原因，导致－１８５ｍ中段以上残存了大量使用上向水平分层尾砂充填采矿法无法开采的优质资源。

为了充分回收和利用资源，矿山组织采矿技术人员，主要进行以下残矿回收研究:(１)存在相邻的已充填或未充填的采空区的残矿回收，研究采取必要的安全控制措施，正确处理资源回收与局部地应力较大带来的安全隐患之间的矛盾；(２)研究采取除胶结充填进路回采采矿法以外回收残矿的采矿方法，如:嗣后充填的变形浅孔留矿法、空场法等采矿法；(３)残矿体附近老巷道较多，重新布置采准工程难度大，尽量利用原有巷道，确定合适的回采工艺、采矿参及矿石运搬式等。

矿山坚持“大小兼采、贫富兼采、难易兼采”的原则，创新思路，积极利用除“上向水平分层尾砂充填采矿法”以外的各种采矿法，针对不同矿体的赋存情况及现状，采取不同采矿法的有效组合与变通，在确保安全的前提下尽可能多地回收矿石资源。

通过近几年的实践，嗣后充填的变形浅孔留矿法、空场法采矿工艺获得了改进和完善，取得了一定的经验。

以下就－１８５ｍ中段２１＃９和１１＃７两个矿体目前应用的浅孔留矿法工艺做一叙述，对其存在的问题及原因进行初步研究。

１　矿体赋存及周边环境情况－１８５ｍ中段以上残存矿体大多周边环境较复杂，存在相邻的已充填或未充填的采空区，附近老巷道较多等复杂因素，回收难度大。

１.１　１１＃７采场－１８５ｍ中段１１＃７采场顶板已采至－１２２ｍ，距离上部空区底板预估约５.７ｍ，该采场地质情况相对复杂(见图１)。

１１＃７矿体产状:走向北东、倾向南东，倾角约３０°~５０°，１１＃７矿体上下采空区可观察到一道接近垂直矿体走向的滑面穿过，１１＃７采场的上部－１２５ｍ中段的采空区底板高程不准，主要原因是由于采空区存在时间长达２０多年，采场安全情况较差，导致部分矿石未出完。

采场有一个人道和一充填井兼人道、一个漏斗。

采场面积:１４８ｍ２，矿体面积:１４０ｍ２，平均品位为１.４２％，矿石比重３.３８ｔ/ｍ３，顶板平ＩＳＳＮ１６７１－２９００ＣＮ４３－１３４７/ＴＤ 采矿技术　第１４卷　第１期ＭｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ.１４，Ｎｏ.１ ２０１４年１月Ｊａｎ.２０１４均标高:－１２１.９２ｍ，尾砂面标高:－１２４.２０ｍ。

图１　１１＃７残矿回采采场环境１.２　２１＃９采场－１８５ｍ中段２１＃９采场已采用“上向水平分层尾砂充填采矿法”采矿法将采场上采４０ｍ，距离－１２５ｍ中段底板(未铺混凝土)尚有２２ｍ，尾砂充填采矿法最后一个分层采场状况如下:采场有两个人行通道，一个漏斗，一个充填井可兼做人道，尾砂面均高－１４４.７ｍ，顶板均高－１４２.０４ｍ，空间均高约２.６ｍ，采场面积４３６ｍ２，矿体面积２７０ｍ２；２１＃９矿体产状:总体走向北西、倾向东，倾角约４５°~９０°；采场北部－８１２线有一大的滑面，倾角４０°；平均品位为１.５７％，矿石比重３.３８ｔ/ｍ３。

周边情况:采场下部－１８５ｍ中段运输巷道及其他工程密布，北部有２１＃７和２１＃６８采场采空区，其中漏斗正上方顶板距２１＃７采场－１３７ｍ(采场底板)７.５ｍ，５线以南地质增加布置了钻孔进行探矿，发现矿体变化不大且矿体未向南延伸(见图２)。

图２　２１＃９残矿回采采场环境２　采矿方法研究２.１　采矿方法１１＃７残存矿体实际为尾砂充填法的安全护顶的顶柱，由于历史及安全原因上部空区未铺底，按原采准设计此部分是准备保留不采的，但由于采场最后一个分层顶板安全状况较好，上部采空区和下部采场空区只有部分重叠，具备一定的回采条件，但上部空区暴露空间已有５ｍ多高，下部继续采矿则不能允许人员暴露在过高的空间下。

２１＃９残存矿体面积较大，倾角较陡，矿体存在分支复合现象，采场仅有的一个漏斗上７ｍ高处有已充填尾砂的采空区，漏斗不能继续上升，无法采用尾砂充填采矿法继续采矿。

８１采矿技术 ２０１４，１４(１)　上向水平分层尾砂充填采矿法或一般浅孔留矿法都存在一定的缺点，如何解决矿体形态和周边环境复杂的残存优质矿体的回采工艺，成为最棘手的难点[１￣７]。

为此根据两残存矿块的各自地质赋存情况及现有开采技术条件，对比不同采矿方法的优缺点，决定１１＃７采用塹沟式受矿与平底式受矿巷道相结合的“塹沟平底式浅孔留矿法”，２１＃９采用平底受矿巷道与电耙出矿底部结构相结合的“电耙运输平底式浅孔留矿法”。

通过分析论证，两残矿回采方案具有以下优点:第一种“塹沟式”将扩沟、拉底和落矿工序合并为一，免除了较复杂的扩喇叭口工作[１]，体现了“塹沟式”工艺简单，工作安全，效率高，容易保证质量的优点[２]，并在现有条件下节省了采准工程量，又使人员不直接进入高采空区下作业，达到了安全经济的要求；第二种“平底式”底部结构适用于矿体稳固的条件，结合了采场现状，受矿巷道结构简单，采准工程量较少，切割工作效率高，放矿条件好，底柱矿量小[３]，降低了采矿成本，提高了矿石回收率。

２.２　采场结构参数１１＃７残矿回采:底部结构是对漏斗受矿巷道底部结构本质上的改进，利用了现有的采空区将扩沟、拉底和落矿工序合并为一，形成一个Ｖ型槽[２](如１１＃７的１１１线剖面图)，上盘预留不降顶空区宽度不小于３ｍ，第一次降顶宽度不大于３ｍ，高度２.５ｍ，和最后与空区一次性贯通厚度３ｍ。

２１＃９残矿回采:采用二条电耙道，一条利用采空区，另再施工一条电耙道，布置三个斗穿，斗穿间距为６~７ｍ，电耙道规格为２.０ｍ×２.０ｍ，斗穿规格２.０ｍ×２.０ｍ~２.５ｍ×２.５ｍ。

浅孔爆破落矿每次厚度２~３ｍ，采矿空间高度２.０~２.５ｍ。

２.３　采准切割采准切割工程的布置主要依据矿体赋存条件及现有采场工程情况，采准工程在确保采矿时有两个人行安全出口的条件下，能尽量多回收资源为设计原则。

如２１＃９残矿回收时，通－１４２ｍ分层尾砂充填的采场已有两个人道，但如采用平底留矿法继续往上回收残矿，则缺少人行通道，故在采场内设计两个补充人井。

放矿则利用在废石中施工的一条电耙道布置３个出矿口，另外利用靠近１＃补充人井处降顶时的马头门作为第４个出矿口。

１１＃７残矿回收则是利用采场现有工程，只增加了一个措施井作为爆破自由面，出矿则利用采场一侧未降顶区域作为电耙道。

人员进出也从未降顶区域通行，人员不到降顶贯通后的危险高空区下作业。

最终两采场都具备一套通风、出矿和行人系统。

２.４　回采(１)凿岩爆破。

两采场残矿回收的压顶落矿都采用ＹＴ－２４型凿岩机，非电导爆管起爆的多排孔同段微差延时爆破技术，布孔及爆破工艺参数:排距１.０ｍ，孔距１.８ｍ，孔深２.０~４.０ｍ[４]。

１１＃７较特殊，先打措施井和上部空区沟通，然后在降顶区域铲一层顶，最后以措施井为自由面，后退式一次性和上部空区贯通。

２１＃９是在采准切割工程到位后，压顶落矿，采矿空间高度不够２ｍ后，利用几个出矿口出矿，在具备采矿空间和平好场后再降顶，依此循环直至最后降到设计高度。

(２)矿石运搬。

两个采场都采用电耙将矿耙运至漏斗，再通过振动漏斗放入矿车，运至主井及地表。

２.５　安全控制措施残矿回收的采场，多数条件较差，存在采空区，重新布置采准工程的条件及选择余地较少。

易产生通风不良，空区暴露高度过高等不安全因素。

开采过程中重点从以下几个方面加强安全管理。

(１)加强技术管理。

技术人员要及时根据地质变化情况调整采矿相关参数，留矿法回采高度较高时，爆破方面可采用多排孔同段微差延时爆破技术，有效降低大块率，确保人员凿岩和放矿时的安全，同时采用光面爆破措施减少对顶板岩层的破坏。

(２)根据岩石情况及时调整采场结构参数。

电耙道内的出矿口先以２.０ｍ×２.０ｍ规格施工，放矿时再依情况调整，最大不大于２.５ｍ×２.５ｍ。

(３)顶板或帮壁岩石结构不好时，采用锚杆注浆方式处理，锚杆布置要求垂直岩层或滑面，孔距为０.８~１.２ｍ，深度１.５~２.０ｍ。

(４)通风条件不好时，加强通风，必要时辅以局扇通风。

(５)加强采出矿管理，实行“强采、强出”的管理措施，减少人员在暴露顶板下的作业时间。

３　结　论近几年时间，通过采矿方法的创新，安全合理的采矿法变通，使滁州琅琊山铜矿－１８５ｍ中段以上残存矿体的回采取得了较满意的效果，已安全回收矿石量１.８ｔ，铜金属量约２８０ｔ，创经济效益超(下转第１００页)９１　姚运华:　琅琊山铜矿残矿回收工艺研究３　矿体变化原因分析(１)矿体边部和底部的形态变化较大，矿化不均匀，厚度变化系数达８６.７％，品位变化系数高达２１５％。

如２０５号线以西，经过加密坑探后，变成了数个零星的小矿体，导致储量明显减少。

(２)勘探类型的变化。

原来资料表明该矿体较完整，连续性好，定为第Ⅰ类型，但是，在两端的七盘区和六盘区，厚度较小，分支较多。

所以，矿体中部属于第Ⅰ类型，边部应属于第Ⅱ勘探类型。

(３)勘探线方位的影响。

勘探初期，认为矿体主要受ＮＥ走向裂隙脉控制，因此在５６０水平、５０５水平采用ＮＷ向勘探线。

至２０００年，赵汝松等专家认为矿体顺地层产出，总体走向近于ＥＷ，所以改为ＳＮ向勘探线。

经生产验证，ＳＮ向勘探线比较符合实际。

(４)勘探手段的影响。

矿体倾角较缓，主要采用垂直勘探方式，钻探因其成本低且速度快而得以大力推广应用，较少使用天溜井，在勘探线剖面上矿体的圈定以钻探工程为主，因而准确性不够高，如４５７水平Ｔ５０７采场一带，经过采准切割天井揭露后，连续性较差，矿体大幅度缩小。