铜矿残矿资源回收研究
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1工程概况
里伍铜矿矿体呈似层状、透镜状、迭瓦状产出，矿体沿走向长500～800m，矿体平均厚2．65m，平均倾角约20°。矿石及顶底板围岩均坚硬稳固，顶底板围岩f=9～11，矿石f=8～10。矿体上覆岩层厚度40～100m，矿体产状与上覆岩层产状一致。该矿一直采用房柱法和全面法进行开采，采场空区未进行及时处理，随着开采范围不断扩大，空区贯通成片。截止至2013年底，里伍铜矿累计采出矿石约700万t，采空区面积已达51万m2，并以每年6万m2的速度递增。井下采场受地压等影响，冒顶、片帮、底鼓等问题已日益突出。大规模地压活动破坏了矿石资源，许多连续矿柱无法回收，部分采场无法正常回采完毕。据不完全统计，由于矿房正在回采或采后即出现垮塌，导致未回采的完整矿柱矿量达50万t，Cu品位约为2%。该部分残矿矿量大，品位高，回收价值大。随着矿山下部资源逐渐告竭，为保证矿山矿石产量及品位的稳定，该部分残矿的回收工作已迫在眉睫［1-2］。
2残矿回收方法选择依据
依据里伍铜矿矿体开采技术条件、开采现状、残矿的赋存形态、残矿与采空区的赋存关系，结合国内外残矿、矿柱回采经验，确定残矿回收方法选择应遵循的基本原则如下:(1)方法安全可靠，风险小，要求所选方案不仅能有效的回收残留矿体，而且要能保证回收过程中人员设备的安全;(2)方案所需投资少，成本低，以保证矿山获得较好的经济效益;(3)回收方案工艺简单、易于掌握，同时能最大限度地利用已有工程和现有设施;(4)尽可能的回收残留矿产资源，保证矿山可持续的生产能力;(5)各残体赋存形态、残矿与采空区的赋存关系不一，残留矿体的回采方法也应依“矿”施法。
3残矿分类
根据里伍铜矿开采技术条件、原采矿方法、地压影响及工程现状等，结合现场踏勘情况分析，残矿赋存形态主要有以下几种。(1)孤立点柱。此类矿柱大部分存在于围岩较为稳固的空区中，矿柱支撑顶板，围岩基本未垮落。(2)连续矿柱。此类矿柱大部分存在于围岩中等稳固或不稳固的空区中，矿柱支撑顶板，上盘围岩受地压影响出现冒落，冒落岩体有多有少、堆积高度各不相同。如2680m中段B2矿体的连续矿柱。(3)下层极其破碎矿体。两层或多层距离相近矿体，上层矿体采后，由于爆破等因素对下层矿体影响，造成下层矿体极其破碎，无法正常回采，甚至连形成巷道工程也非常困难。如2700m中段下层矿体。
4残矿回收方法
目前国内外常用的残矿回采方法主要有崩落法、充填法、直接法3种采矿法［3-5］。依据里伍铜矿矿体开采技术条件、开采现状、残矿的赋存形态、残矿与采空区的赋存关系，结合国内外残矿、矿柱回采经验及发展趋势，初步选择出较适合里伍铜矿残矿回收的方法有:削采矿柱法、底盘漏斗采矿法、无底柱采矿法、胶结充填二步骤回采法、壁式崩落采矿法。
4．1削采矿柱法
尺寸较大或品位较高的点柱，可采用直接法回收，主要为削采矿柱法。视点柱尺寸的大小和顶板稳固情况，设计矿柱回采的矿量及最终留设矿柱的尺寸。削采矿柱法方案见图1。(1)采准切割:利用原有的中段运输平巷、溜矿井、电耙硐室等。(2)回采工艺:回采凿岩采用7655气腿式凿岩机，沿顶底板布上下两层炮孔，孔深1．5～2．0m，孔距0．8～1．0m;爆破用铵油炸药，用导爆索加非电雷管，微差分段一次爆破。(3)采场通风:新鲜风流从中段运输巷由漏斗进入采场，清洗工作面后，污风由回风平巷经人行材料斜井回入上中段运输平巷。(4)出矿:崩落矿石采用电耙沿采场向下扒至脉内切割平巷溜井漏斗口，然后溜至中段运输平巷。(5)空区处理:点柱回收后采取封闭处理采空区。
4．2底盘漏斗采矿法
当矿体厚度大于5m，矿房采后，顶板垮塌基本充满了空区，则可采用浅孔底盘漏斗崩落采矿法回收矿柱。方案见图2。(1)采切工程布置。在矿柱的下盘围岩中布置一条电耙巷道，规格2．0m×2．0m，长为60m，一个电耙硐室，利用原有的溜矿井，在电耙道掘斗颈和斗穿，并进行扩漏。(2)凿岩。采用YSP－45型上向式凿岩机，炮孔深度根据矿体厚度确定，一次凿成。孔距1．1～1．2m，排距1．1m。用导爆索一次或分次起爆(3)通风。工作面通风属独头通风，可在回采工作面附近布置局扇辅助通风。(4)出矿。用电耙在电耙道内出矿，矿石经溜井装车后运出。(5)施工、安全管理工作。加强施工管理，现场技术人员要勤跑现场;大块必须在电耙巷道进行处理，不准在空区内处理;加强对空区的监测工作，发现大面积垮塌情况，立即撤退，并及时报告。
4．3无底柱崩落采矿法
当矿体厚度大于5m，矿房采后，顶板垮塌充满了空区且上部地表允许崩落时则可采用无底柱方式回收矿柱，方案见图3。(1)采准切割:在条柱中央掘进凿岩巷道，巷道断面尺寸为2．6m×2．4m，并掘进溜井与下部中段运输巷连通;(2)回采工艺:采用YGZ－90型钻机在凿岩巷道中凿上向扇形中深孔，孔径为60mm，最小抵抗线1．2m，钻凿炮孔时需离条柱边界0．5m。采用BQF－100型装药器装药，起爆装置置于孔底。单排同段爆破。(3)采场通风:回采为独头作业，需增设局扇进行通风。(4)出矿:充分通风后人员进入采场，确认作业面安全后方可进行下一步作业。用铲运机装运矿石，经凿岩巷道卸至溜井。
4．4胶结充填二步骤回采法
矿体厚度为2～4m，品位较高，矿岩稳固性相对较差的连续条柱，且两侧采空区局部垮落，可采用胶结充填二步骤回采法回收。(1)采用尾砂胶结充填体将条柱两侧空区充填接顶，然后回采中间条柱。(2)采准切割。利用原有的中段运输平巷、溜矿井、电耙硐室等，在条柱中央布置一条切割上山。(3)回采工艺。回采凿岩采用7655气腿式凿岩机，炮孔直径40mm，孔深3．5～4．0m，孔距0．8～1．0m;爆破用铵油炸药，用导爆管加非电雷管，微差分段一次爆破。(4)采场通风。新鲜风流从中段运输巷由漏斗进入采场，清洗工作面后，污风由回风平巷经人行材料斜井回入上中段运输平巷。(5)出矿。崩落矿石采用电耙沿采场向下扒至脉内切割平巷溜井漏斗口，然后溜至中段运输平巷。
4．5壁式崩落采矿法
两层或多层距离相近矿体，上层矿体采后，由于爆破等因素对下层矿体影响，造成下层矿体极其破碎，无法正常回采，该类矿体可采用壁式崩落采矿法回收。(1)采场参数。阶段高20m，矿块长50～70m，宽50～60m，采场漏斗间距为10～12m。(2)采准切割。采准工程有脉外运输平巷，放矿漏斗人行材料斜巷;切割工程有脉内切割上山。(3)采场回采。采用7655气腿式凿岩机，沿顶底板布上下两层炮孔，孔深1．5～2．0m，孔距1m，微差分段一次爆破。待通风好后方可进入采场检查、处理顶板松石等，而后耙矿。(4)采场崩落矿石采用2DPJ－30电耙沿采场向下扒至脉内切割平巷溜井漏斗口。(5)采场顶板管理。一是采用液压支柱支护采场，排距1．8～2．0m，间距1．8～2．0m。二是放顶，一般放顶距5m，控顶距3m，悬顶距8m;围岩不稳固时，放顶距3m，控顶距3m，悬顶距6m;极不稳固时，悬顶距7．7～8．9m，放顶距2．4～2．8m，控顶距5．3～6．1m，具体视顶板稳固情况和地压大小而定。截顶采用一排密集支柱，若截断不好顶板就采用双排密集支柱，放顶用回柱绞车回收液压支柱。初次放顶，放顶距为8m，若顶板不稳固，放顶距3～6m;若顶板稳固不能自然垮落，则采取强制崩落。也可以用间断矿壁代替木支柱切顶，即在切顶位置预留宽1～2m，长3m的不连续矿壁。待回采工作面推进到悬顶距后，崩落后面矿壁放顶。三是必须经常观测地压，逐步掌握地压活动规律，掌握周期压力时间的长短，悬顶距离地压大小等。(6)采场通风。新鲜风流从中段运输巷由漏斗进入采场，清洗工作面后，污风由回风平巷经人行材料斜井回入上中段运输平巷。
5结论
(1)残矿回收是保证里伍铜矿可持续发展、提高经济效益，延长矿山服务年限的重要技术手段，在资源紧缺的今天，具有重大的现实意义。(2)残留矿体的回采方法应依“矿”施法，并尽可能利用已有工程。(3)残矿回收必须以“安全第一”为原则，按计划、统筹安排，合理确定回收顺序。
作者：敬晓晏 欧任泽 周礼 单位：四川里伍铜业股份有限公司