自然崩落采矿法在破碎矿体开采中的应用

Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．４７５　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ．２０ｏ８　矿业快报　ＥＸＰＲＥＳＳ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＯＦ　ＭＩＮＩＮＧ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　总第４７５期　２００８年１１月第１Ｉ期　

自然崩落采矿法在破碎矿体开采中的应用　

张开诚　许子刚　姜德龙　李文广　李　阳　刘新平　（山东黄金集团有限公司三山岛金矿）　

摘　要：在自然崩落法实践和应用的基础上，探讨了自然崩落法放矿控制理论，为实现均匀放　

矿提供了一种理想的理论方法。对充分发挥自然崩落法的优越性和提高矿产资源的回收率具有重　

要的理论和现实意义。地压控制是自然崩落法采矿活动过程中的一项重要内容，拉底与放矿工作　是控制地压的最主要的手段，也是最有效手段。阐述了自然崩落法破坏性地压产生的原因及作用　机理，并结合仓上金矿的生产实践对自然崩落法的地压控制方法进行了分析和探讨。　

关键词：自然崩落法；地压控制；拉底；放矿控制　

中图分类号：ＴＤ８５３．３７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９－５６８３（２００８）１１－００８３－０３　

１　引　言　仓上金矿露天矿自露天转人井下开采以来，由　于靠近下盘边坡的地表一５０ｍ以上的矿体特别破　

碎，通过采用自然崩落法采矿方法的试验，一５０ｍ中　

段２６—２８线，是露天矿措施井最先设计并进行采矿　方法试验的采场。自２００５年８月～２００６年１月共　

累计采出矿石７　４３５．８８ｔ，地质品位１．４７ｇ／ｔ，出矿品　

位达到１．２９・ｇ／ｔ，从而实现了自然崩落法５０ｔ／ｄ的井　

下开采盈利的良好局面。　２矿体赋存特征　

２．１矿体地质特征　

３　蚀变带②　矿体赋存于花岗闪长岩之内，其岩　

性是绢英岩化花岗岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂　岩。该矿体赋存于两个层位不同的黄铁绢英岩化花　

岗质碎裂岩内，而黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩的顶　

底板岩石都是绢英岩化花岗岩，蚀变带受断裂控制，　其规模、形态、产状与断裂一致，断裂走向ＮＥ４０。～　

５０。倾向南东，倾角４５。一５０。，矿体位于主断裂上盘　

两矿体均受两条糜棱岩构造带控制，构造处有１～　３ｃｍ的黑色断层泥，糜棱岩带厚度不一。　３　蚀变带②　矿体控矿糜棱岩带下盘为花岗岩，　

上盘为绢英岩化花岗岩。两带之间为绢英岩化花岗　岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩。　

３　带②　矿体赋存在２　糜棱岩带中，产状与构造　

带一致矿体形态简单，岩石破碎，中等稳固，巷道中　

经常出现塌方掉块现象。矿化极不均匀，有的糜棱　

岩基本无矿化有的糜棱岩中黄铁矿以包状、细脉状　

张开诚（１９７３一）．男，工程师．２６１４００山东省莱州市。　出现，呈它形粉末状。单拣样２５ｇ／ｔ。矿体在本中段　

目前已控制走向长度８５ｍ，厚度不均匀，自２　穿脉至　

西南露天边坡，矿体比较厚大，约１０ｍ左右，２　一３　

穿脉矿体急剧变窄，自２　穿脉至东北方向矿体平均　

１ｍ左右。品位２．７　ｔ；矿体产状：走向２３。倾角　

Ｌ８０。，局部地段出现反倾；矿体产于黄铁绢英岩化　

碎裂岩和黄铁绢英化花岗质碎裂岩中。　

矿体距离主裂面２—７ｍ，主裂面产状：走向２２。　

一２４。倾角Ｌ８０。，主裂面上有５～１０ｃｍ厚的断层泥。　

金属矿物主要为黄铁矿、次为方铅矿、黄铜矿、　闪锌矿等；脉石矿物有石英、绢云母、方解石、绿泥　

石、白云母等。　

２．２矿体围岩特征　

矿体上盘面由主裂面控制，上盘围岩岩性为绢　

英岩化碎裂岩或绢英岩化花岗质碎裂岩，绢英岩化　

较强。矿体下盘围岩为黄铁绢英岩化碎裂岩或黄铁　绢英岩化花岗质碎裂岩，绢英岩化较强，黄铁矿化较　

弱，为浸染状或稀疏的细脉状；矿体与围岩没有明显　

的界线，要靠化学分析来确定矿体的边界。矿体内　

部金的品位没有明显的规律性，品位相对较均匀。　

靠近矿体的下盘围岩普遍存的低品位矿化ｆ＝６，属　半坚硬岩石。本矿床矿体主要赋存在黄铁绢英岩化　

碎裂岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩等蚀变岩内，　

裂隙发育，岩石不完整。主断裂下盘为矿体，断层面　

上断层泥一般厚５—１０ｃｍ，靠近断层的岩石破碎，节　

理、裂理较发育，工程揭露后易坍塌。　

２．３水文、工程地质特征　

本矿房所在地段，水文地质条件较好，仅在局部　

巷道有滴水。矿体及下盘围岩岩石硬度较大，属中　

８３　总第４７５期　矿业快报　２００８年１１月第１１期　

等坚硬岩石，岩石裂隙不发育，岩层稳固，工程地质　

条件较好；上盘围岩岩石破碎、硬度较低，节理、裂隙　

发育，岩层不稳固。　

３矿体开采现状及工艺　仓上金矿自１９９２年以来一直为露天小台阶开　采，到２００５年５月闭坑，开采深度达一１６６ｍ。除下　

盘的斜坡道压矿外，其余的矿量都留在东、西两个端　

帮，尤其是西端帮下盘露天未能开采的矿量达１０　

万ｔ多。２００２年开始仓上金矿着手准备转入井下基　建开拓工作，２００５年投产拟采用上向水平尾砂胶结　

充填法进行试验回采靠近地表的３号蚀变带的２　

矿体，然而试验效果均不理想。２００５年５月份采用　自然崩落法试验取得成功，３号蚀变带的２　矿体的　

回采才找到合适的采矿方法。　

为了保证采场安全，自然崩矿的出矿穿脉的间　距定为５ｍ，仅采一５０ｍ中段以上２０ｍ高度的矿体，　

矿块介于３　蚀变带矿体２６～２８号勘探线之间厚度　

大于５ｍ的矿体，沿走向长１０５ｍ，采场宽为矿体宽，　为了减小贫化，厚度小于５ｍ的不做考虑，厚度大于　

５ｍ的矿体约在一５０ｍ以上，本矿房高度为２０ｍ（介　

于一４９～一２９ｍ），无顶底柱。　

（１）采准工程。下盘运输平巷已施工一条探矿　穿脉（２ｍ　Ｘ２ｍ），在采准期间间隔７～８ｍ加密出矿　

穿脉５条以利于出矿，人行井在下盘运输巷的一侧　

施工一条（１．６ｍ　Ｘ　１．６ｍ），在相对人行井的另一侧　再在下盘运输巷同一侧施工溜矿井天井１条（１．５ｍ　

Ｘ　１．５ｍ），采切工程量见表２。　

（２）人行井、溜矿井布置。一５０ｍ中段３号蚀　

变带的２　矿体采场布置人行井、溜矿井各１条。其　中人行井专用于行人、架设风筒、运送材料，在　

一３０ｍ盲分段的脉外巷未能贯通之前，两条井仍然　承担行人、材料、溜矿的混合天井，一４０ｍ下盘沿脉　

联络巷一旦形成贯通后，将各自分别承担相应的用　

途。溜井必须架设漏斗口，以利于放矿。　（３）出矿方式。上部分段采出矿后，通过上分　

段的下盘人行溜矿井将矿石溜放到一５０ｍ出矿穿脉　

内，再由矿车将矿石提升运输至地表，通过汽车运至　选矿厂处理。　

４应用及效益　

４．１　出矿管理和控制　

每条出矿穿脉在探矿工程结束后，等地质技术　

人员取样化验结果出来将矿体重新圈定后，能够达　到圈矿品位的矿体１．５０ｇ／ｔ的可进行探矿穿脉之间　

的切割拉底工程，形成自然崩落空区，等其自然崩落　

８４　下来。在出矿的过程中，地质技术人员和刻样工要　

及时同出矿工联系，在每班出矿前，刻样工要将取样　化验结果提供给采矿技术人员，经复核落实后，再通　

知出矿工开始出矿，严禁出矿工私自乱出矿。刻样　工必须在当班的矿石（够品位的）出矿结束后，及时　

对现场的出矿穿脉分别再取样编号，并将样品送往　

化验室进行加急样品的化验工作，以保证下一班出　

矿穿脉自然崩落的矿石的品位是否达到极限截止品　

位来决定该出矿穿脉是否继续出矿。　对于出矿穿脉之间的切割巷工程，要视现场的　

具体的情况采取适时的劈帮压顶措施来确保矿石能　

够Ｊｌ￣，Ｎ地崩落下来，以保证下一班出矿的连续性。　对于工程的验收，测量、采矿技术人员要实事求是，　

能够用量具测量的必须测量计算，所有劈帮压顶均　按劈帮工程量来给予工程验收。　

刻样工在对自然崩落的矿石的取样化验中，一　

边要从井下出矿穿脉内取大样，同时还要到地表的　堆矿场再复核取大样，以确保出矿、化验矿石的品位　

的准确性，以便更好地指导下一步的出矿工作。　

地质、采矿技术人员要经常进行沟通，共同加强　对自然崩落矿石的管理工作，每月不少于四次的出　

矿穿脉品位的总结工作，及时总结并掌握井下出矿　穿脉的矿石的品位变化情况（即矿石的贫化）。　

４．２采场地压管理　

在安全方面，为了确保出矿工的出矿安全，出矿　工必须在采空区以外的出矿穿脉内作业，严禁越位　

到崩落空区出矿，在出矿的过程出现大块矿石，须经　

采矿技术人员确认后，进行大块的破碎工作。在破　碎大块时，要派专人进行放炮警戒，以保证井下其它　

作业人员的安全。在各个出矿穿脉出矿的过程中，　

出矿工必须严格按照技术人员的要求，均匀定量地　出矿，严禁集中大量出一个出矿穿脉的矿石，从而避　

免在出矿中出现矿石的较大贫化。同时也防止上盘　

围岩应力失衡，合理控制上盘和下盘的围岩的地压，　有计划有步骤地释放地压，以确保下盘和上盘的主　

运输巷道的安全。　在出矿期间，针对个别的出矿穿脉在刻样工取　

样化验结果不能满足出矿要求时，地质、采矿技术人　员要及时下生产通知书到出矿班的工人，采取砌混　

凝土墙进行封堵的办法来防止自然崩落的毛石或泥　

石流冲出出矿穿脉或堵塞运输巷道，并给运输带来　

不安全的因素。　４．３巷道的维护　

由于自然崩落的空区达到一定的高度后，势必　张开诚许子刚等：自然崩落采矿法在破碎矿体开采中的应用　２００８年１１月第１１期　

造成一些出矿穿脉的上盘和下盘的围岩冒落，矿岩　混合贫化后的品位达不到极限出矿截止品位时，无　

法继续往外出矿，同时上盘或下盘的运输巷道就会　

出现局部的巷道变形甚至片帮、开裂缝等现象，因此　在此之前必须提前做好距离矿体较近的上盘或下盘　

的运输巷道和屈矿穿脉迎头的支护工作，一方面在　

出矿中做到均匀出矿，合理释放地压，另一方面因地　

制宜地做好受地压影响的巷道的维护工作。　４．４采切工程布置最优化　

考虑到该矿体十分破碎的特点，并且矿体大部　

处于３—６ｍ，如果采切工程布置的不合理就会造成　矿石大量贫化和损失，在施工出矿穿脉时，做了两套　

方案做比较，通过实现可以得出，出矿穿脉间距为　

５ｍ／条较７．５ｍ／条要出的矿多。采矿中造成的损失　少，能够最大限度地实现大量出矿。　

分段高度应根据矿体的厚度和矿岩的破碎程度　

进行布置，本次实验采用的分段高度为１０ｍ，通过测　距仪测得自然崩落出现的最大空区高度为６～８ｍ，　

在这种情况下，出矿穿脉几乎不能再往外出矿了，大　部分矿石均被上下盘塌落的围岩所覆盖，应停止出　

矿。因此建议针对矿体厚度为５ｍ以下的矿体，分　

段高度应从１０ｍ调整为８ｍ比较适宜。　

４．５利润最大化　

经对生产成本及车间制造费用的分析测算认　为，只要在出矿的过程中能够确保自然崩落的矿石　

的极限出矿截止品位达到０．９７ｇ／ｔ，就能保证盈利，　

实现车间的利润最大化。直接成本计算见表１。　５结语　经过选矿厂三次批量处理一５０ｍ中段矿石的入　选品位的监测表明，自然崩落的矿石出矿品位均保　

持在１．２９・ｇ／ｔ以上，并且出矿品位均超出矿截止品　

・信息平台・　位０．９７ｇ／ｔ。因此该中段的采矿应继续出矿。由此　表１　生产直接成本统计　（元／ｔ）　

可见自然崩落法对于仓上金矿露天矿措施井的３号　蚀变带的２　矿体的回采起到了应有经济回报作用，　

充分体现了自然分段崩落法成本低的优势，为矿山　

的后续发展奠定了坚实的基础。　

参考文献：　

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