黄金矿软岩介质下开采技术条件探讨
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[摘 要]软破介质环境下低品位矿体开采面临较大的技术难题，主要表现在：（1）矿于主断裂或无人工假底的充填体的软破介质环境下盘，开采过程中容易造成上盘围岩或充填体的垮塌。因此，低品位矿体开采过程中上盘大范围软破介质稳定问题需要引起足够的重视；（2）部分采准工程需布置在不稳固围岩或者（非）胶结充填体内，破碎介质环境下的工程施工与支护要求高；（3）矿体厚度不大、品位低且处于软破介质的环境下，矿体难以实现低成本安全高效开采；（4）矿体品位与市场行情关系很大，需要建立与市场行情动态相关的矿体开采模型，动态圈定矿体可采范围。总之，在软破介质环境下破碎矿体开采技术方面虽然取得了很多技术成果，但复杂大范围软破介质环境下的破碎矿体开采仍面临许多需要解决的技术难题。
中图分类号：TD863 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0391-01
1 关键技术与工艺
1.1安全开采“梁柱结合”整体框架结构建造技术
为了充分保障大范围充填体或断裂带下低品位残矿的安全回收，本项目以矿床赋存条件作建筑基础，积极主动地改善矿体软破介质开采的不利环境，通过留设原岩壁柱、盘区间柱和浇筑人工假顶底柱的方式建造“梁柱结合”的整体框架结构，隔绝上部大范围隐患区的恶劣环境，并且为下部残矿开采提供整体框架掩护下的安全作业空间，以实现安全高效采矿。该整体框架结构的建筑材料为原岩“梁柱”，由于原岩强度大，是高配比充填体（1：4充填体仅为3～4MPa）强度的十几倍，而且原岩在初始地质条件下本来就以同一整体的状态赋存，因此，相对于人造框架结构，本项目利用自然存在构筑的“梁柱结合”整体框架结构更能为下部残矿开采提供高强度、高稳定性的掩护支撑，采矿安全系数大大增加。
1.2 大规模软破介质超前注浆整体框架结构重建技术
赋存于主断裂区下盘的低品位矿体主要岩性为碎裂状黄铁绢英岩质碎裂岩和碎裂状的黄铁绢英岩化花岗岩，由于靠近断层，属于低品位破碎难采矿体。该类型矿体品位一般较高，如果预留壁柱作为保安矿柱，矿石损失率大，因此，为了隔绝主断裂的不利开采条件、营造下盘矿体的安全开采环境，本项目采用超前注浆对主断裂附近矿岩进行加固以形成整体框架结构，有效保证残矿的安全作业。
2 软破介质环境下残矿分类及开采技术条件
2.1残矿软破介质环境
地下矿山开采所形成的残矿，一般有以下几种情形：①由于探矿、采准工程未控制到的矿体边角部及零星小矿体；②由于矿体赋存条件变化、采矿方法选择不当或技术方面原因而留下的矿柱；③以前没有开采价值但现今由于金属价格上升或技术水平提高具有开采价值的表外矿、贫矿、矿化围岩与氧化矿等；④以前当成废石充填采空区但现在具有工业开采价值的含矿围岩和尾矿；⑤以前开采时采富留贫所剩下的贫矿部分。
新城金矿残矿形成原因，主要是第二和第三种情形。具体来说可归结为以下三种情况：①由于以往开采技术限制，矿山浅部充填体（典型的软破介质）内散布多个矿石残柱，上盘靠近主断层区段亦存留大量高品位矿体；②矿山主要采用上向水平胶结充填采矿法，开采完毕后遗留当时特定条件下的一些高品位顶底柱极破碎难采矿体；③主断裂下盘或1#矿体充填体下盘存在大量低品位矿体，随着黄金销售价格高涨，该大范围隐患区下低品位资源经济价值诱人，具有二次开采的广阔的前景。
“软破介质环境”下残矿矿岩软破，节理裂隙发育，是典型的复杂难采矿体。由于矿体松软破碎，极不稳固，采场允许的暴露面积很小，通常只能采用生产效率低、生产环境差、作业成本高的下向分层进路回采胶结充填采矿方法。随着优势开采资源的消耗殆尽，诸如此类复杂难采矿体的开采已提上日程，因此，改变传统思维，进行采矿方法创新势在必行。
残矿的赋存环境因素主要为充填体、断裂带和地应力，它们对岩体形变破坏和岩体力学性质，具有重要的控制作用。在技术经济允许的情况下，相比被动接受“软破介质环境”的客观存在，积极主动改造矿体赋存条件、重建人性化的矿体开采有利环境更加经济合理。因此，本论文残矿开采技术思想可概括为：以矿床赋存环境做建筑环境，通过一定的技术手段，改造矿床赋存的地质环境，改善矿床开采的技术条件，以实现安全高效采矿。
2.2 软破介质环境下残矿分类及开采技术条件
根据残矿形成原因、开采技术条件及下步回采方式，新城金矿残矿具体可分为以下三种类型：充填体或断层下盘低品位残矿、充填体下极破碎顶底柱和充填体包裹下极破碎点柱。其中，充填体或断层下盘低品位残矿类型为本论文主要研究对象，故予以重点分析与论述。
由于以往市场的低迷，新城金矿矿床原有工业指标较高。在多年矿山开采过程中，Ⅰ号、Ⅴ号矿体两翼和下盘存在大量低品位矿体，该部分矿体品位低，但储量大。矿产资源具有稀缺性，伴随目前市场行情及开采技术条件的好转，近年来低品位矿产资源具有利用的可能性。因此，矿山迫切需要对低品位矿体进行探边扫盲工作，并采用当前边界品位指标在原始地质资料基础上对贫矿进行圈定。经过基于级差品位的低品位资源动态评估，低品位矿体资源量共计792.74万吨，金属量12706.82kg，潜在市场价值巨大。
该低品位矿于大范围软破介质开采环境下，赋存于主断裂区下盘或已采矿体充填体的下盘。赋存充填体下盘的低品位矿体，其上盘和顶部已回采，且顶板为无人工假底的充填体，安全条件差；赋存于主断裂区下盘的低品位矿体，由于靠近断层，矿岩极破碎，开采技术难度大。随着黄金销售价格一直在高位运行，且该低品位矿体原有开拓与采准工程尚存，该大范围软破介质环境下低品位资源开采成本低，经济价值诱人，具有二次开采的广阔的前景。
3 结论
大范围软破介质环境下残矿的安全回采涉及到充填体、主断裂矿岩及上下盘采准工程的稳定性问题，残矿上盘围岩的极不稳固或充填体强度较低且无人工假底使得该区域低品位矿体的开采面临极大的安全隐患。在回采过程中是否存在由于小的回采扰动发生灾变的可能性，即充填体或矿柱本身突然失稳，是关系到整个矿体的全局性问题，因此不仅要在生产过程中善于观察井下各种地压显现现象，更为重要的是获取现场围岩以及充填体变化的数据，利用现代信息技术处理和模拟手段，判断其稳定性，为合理的回采方案提供依据。针对实际开采中可能会出现的安全问题，例如垮塌、冒落、贯通等，矿山工作人员应预先制定有力的安全隐患排查、预警及应对措施。
因此，针对充填体或断层下盘低品位残矿回收技术难点，为保证大范围软破介质环境下低品位矿体的安全回采，在充分调查和研究充填体与围岩稳定性的基础上，设计有效的开采方案及回采顺序，结合配套支护工艺，并制定有力的安全隐患应对措施，以达到有效控制和管理地压活动、充分回收二次资源的目的。
作者简介：杜加法：1988.06，汉，山东省日照市，本科，毕业学校东北大学，研究方向：金属矿开采