新城金礦#礦體地質特征及成因分析

新城金礦#礦體地質特征及成因分析

新城金融是一家集中力量的大型黃金開采和開發(fā)公司。它也是中國最大的獨特黃金開采和采礦機械之一。礦山經(jīng)過30多年的發(fā)展,企業(yè)生產能力大幅度提升,生產能力由原先的500t/d提高到3700t/d以上,開采深度已達-700m以下。目前主要開采位于-430~-732m標高的V#礦體,該礦體是典型的厚大破碎礦體,上盤大斷層,礦巖不穩(wěn)固,允許暴露面積小,地表不允許塌陷,開采難度大。要滿足綜合生產能力3700t/d的要求,必須確保采場的生產能力。因此,研究安全、高效、合理的回采工藝對新城金礦高速穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展具有重要的意義。2采礦條件2.1巖體形態(tài)特征新城金礦礦體賦存于焦家斷裂帶下盤黃鐵絹英巖質碎裂巖中,斷裂走向長約20km,寬100~200km,平均走向NE400,傾向NW,傾角260~300°,主要由碎裂巖、花崗巖碎裂巖等組成,沿斷裂面發(fā)育有10~20cm厚斷層泥。V#礦體形態(tài)呈似層狀,兩翼明顯具有分支、復合特點。礦體底板和部分礦石硬度系數(shù)F為8~10,裂隙較發(fā)育,膠結程度差,上盤礦巖界限清楚,下盤礦巖呈漸變關系,礦體水文地質條件簡單。2.2礦體及采場強度(1)礦體品位中等偏高,平均品位為3.5g/t。(2)礦體埋藏深,主要礦體分布在距地表500~900m以下。(3)礦體傾角較緩,平均400°,礦體存在分支復合現(xiàn)象,且礦巖界限不清。(4)礦化極不均勻,高品位礦體賦存于節(jié)理裂隙發(fā)育處,而低品位礦石則賦存于相對穩(wěn)定的礦巖中,爆破后易成粉礦,落于充填體中易造成較大的貧化損失。(5)礦體上盤為焦家斷裂帶,有局部地段緊貼礦體,斷裂帶巖層破碎,很不穩(wěn)固,揭露后極易垮落和失穩(wěn)。礦體及下盤圍巖穩(wěn)固性差,穩(wěn)定系數(shù)f為6~8,頂板與側幫允許暴露面積小。(6)礦體厚度大,最大水平厚度達到120m以上,但礦體走向長度短,僅為160~220m,可布置的采場數(shù)量有限。(7)要求生產能力大,即單位面積內礦體的回采強度大,從而引起礦體下降速度快,高于正常水平近一倍。(8)礦體上部為肥沃的農田和人口稠密的村落,并有國道穿過其中,地表不允許塌陷和發(fā)生較大的位移和形變。3預護頂向中深孔分段充填法根據(jù)國內外高價值破碎復雜礦體開采相關經(jīng)驗和采礦方法選擇原則,結合新城礦區(qū)現(xiàn)有的開采技術條件及其技術經(jīng)濟指標要求,經(jīng)仔細研究分析,最后根據(jù)新城礦區(qū)V#礦體厚大破碎等特殊條件,采用預護頂上向中深孔分段充填法(圖1)。3.1盤區(qū)回采高度盤區(qū)沿走向劃分,盤區(qū)尺寸為60m×50m,盤區(qū)長60m,高為50m,分段高度為10m。一個盤區(qū)由4個Ⅰ步礦房、3個Ⅱ步礦房和一個臨時礦柱(1個Ⅱ步礦房支撐2個Ⅰ步回采的工作面,礦柱用上向進路法回采)組成。每個分段的每個Ⅱ步礦房分兩個步驟回采,等此中段Ⅱ步礦房開采并充填后再采用垂直走向的上向進路法開采臨時礦柱。3.2段聯(lián)絡道相聯(lián)互聯(lián)盤區(qū)采用下盤脈外分段平巷和集中出礦溜井的無軌采準方式。平行礦體下盤邊界布置分段運輸平巷,各分段運輸平巷通過聯(lián)絡道與主斜坡道相通。采場分段聯(lián)絡道將分段運輸平巷與采場相連,溜井聯(lián)絡巷與中段集中出礦溜井相聯(lián),從而構成盤區(qū)下盤脈外無軌采準系統(tǒng)。從圖2中可知,采場下部不留礦石底柱,直接從-580m中段底板開始回采,利用現(xiàn)有的分段運輸平巷(采Ⅰ步礦房時留下的)直接掘進垂直礦體走向的分段出礦橫巷,然后掘進分段鑿巖巷道直到礦體上盤礦巖分界線處,然后后退式回采,回采后在底板上構筑鋼筋混凝土假底,上部留3.0m的頂柱,待中段各采場回采結束后統(tǒng)一回采。3.3錨桿支護施工礦體頂板預控頂采用樹脂錨桿+鋼帶+噴射混凝土+立柱支護聯(lián)合支護,采場上盤圍巖采用樹脂錨桿+懸掛鋼絲網(wǎng)+噴射混凝土聯(lián)合支護。(1)樹脂錨桿。錨桿呈梅花形布置,間距×排距=1200mm×1200mm。桿體選用20Mn-Si無縱肋螺紋鋼,直徑Φ18mm,長度L=2500mm。樹脂錨固劑型號為K2535和Z2360,樹脂卷長300~500mm,直徑Φ35mm。樹脂錨桿施工方法是:由專用鉆機或鑿巖臺車鉆鑿錨桿孔,錨桿孔徑Φ32mm,孔長2.40m,鉆孔偏差不超過±0.3m。安裝時每個錨孔內放入K2535型樹脂錨固劑一卷后,再放入Z2360型樹脂錨固劑一卷,用錨桿桿體將錨固劑輕輕頂入孔內后,轉動鉆機,不斷攪拌藥卷,攪拌時間為(30±5)s,中途不停頓;待孔底錨固劑攪拌好15min后,裝好鋼帶,然后安裝托板,擰緊螺母。(2)立柱。立柱有2種形式,分別為液壓支柱和木立柱。液壓支柱型號為DW35-200/100外注式液壓支柱,最大支承長度3500mm,最大承載力20t。木立柱選用直徑200mm、長度3.2m的圓木。立柱支護時,選用液壓支柱與木立柱間隔布置,距采場邊邦0.5m,間距1.5m,且“穿鞋戴帽”,頂?shù)追謩e放置木板或鋼墊板。(3)噴射混凝土支護。礦體頂板用長錨索和樹脂錨桿支護后,噴射50mm混凝土;上盤圍巖用樹脂錨桿支護并掛網(wǎng)后,噴射50mm混凝土。(4)鋼帶。由礦山自行加工,具體制作是用直徑Φ10mm的A3鋼筋切割焊接而成。鋼帶寬65mm,共3種規(guī)格,長分別為1500,2900,4200mm,由二根平行鋼筋每隔200mm用同徑鋼筋焊接制成。(5)鋼筋網(wǎng)。采場上盤圍巖安裝樹脂錨桿的同時懸掛鋼筋網(wǎng),金屬網(wǎng)采用直徑8mm的鐵絲,編織網(wǎng)格為100mm×100mm,每張金屬網(wǎng)大小為2100mm×1600mm。3.4下盤礦石采空治理(1)鑿巖。鑿巖采用YGZ-90鉆機,在分段鑿巖平巷中鉆鑿上向扇形中深孔,中深孔的孔徑為60~65mm,上下相鄰分段中,分段鑿巖平巷交錯布置,炮孔布置圖見圖3。鑿巖首先在分段鑿巖平巷鉆鑿拉槽中深孔,拉槽中深孔鑿巖參數(shù)為:排距1.0~1.2m,孔底距2.0m。而后以整個采場斷面為鑿巖范圍,鉆鑿中深孔。鑿巖參數(shù)為:排距1.4m,孔底距2.2~2.4m。鑿巖時,由于頂板穩(wěn)固性差,靠頂板的孔原則上不超深;考慮礦體為緩傾斜,下盤礦石全部自溜有一定的困難,因此靠下盤的孔超深1.2~1.5m,確保下盤礦石盡量多的被采出。(2)爆破。爆破使用GB12437-90粉狀銨梯炸藥,采場全面拉開后進行分次爆破,每次爆破3~4排,后退式開采。采用非電毫秒差導爆管,使用導爆管起爆器引爆。(3)出礦。采用芬蘭TanRock公司的Toro-250BD柴油鏟運機出礦,為充分發(fā)揮鏟運機出礦效率,使用了坑內運礦卡車,生產中采用1臺鏟運機配3臺卡車的配置方式,并確保一個班內,每臺卡車出礦不少于6次,保證1天內3臺卡車總出礦量不低于800t。(4)采空區(qū)處理。采空區(qū)充填處理,Ⅰ步礦房采用膠結充填,Ⅱ步礦房采用非膠結充填,分段的每個Ⅱ步礦房分兩個步驟回采,等此中斷Ⅱ步礦房開采并充填后再開采臨時礦柱。膠結充填前,先構筑采場脫水構筑物,引入并架設充填管。礦房出礦完畢后,在該礦房內砌筑充填擋墻,從上分段鑿巖平巷向采空區(qū)沖入充填材料,充填該礦房。充填料漿在地表制備后,經(jīng)脫水系統(tǒng)脫水,而后用充填塑料管,經(jīng)通風天井沖入采空區(qū)。(5)通風。新鮮風流由主斜坡道進入分段運輸平巷,再從分段運輸平巷通過分段鑿巖巷道進入采場,清洗工作面后,污風經(jīng)拉槽排到上分段鑿巖航道,再經(jīng)南、北通風斜井排至地表。4技術經(jīng)濟指標預護頂中深孔上向鑿巖分段充填法具有安全可靠、生產能力大的特點,其主要技術經(jīng)濟指標見表1。5預護頂中深孔分段充填法為巷道充填采礦提供了一個好的方案預護頂上向中深孔分段充填法在理論研究和V#礦體的開采使用過程中得出以下結論。(1)預護頂上向中深孔分段充填法通過采用中深孔爆破,實現(xiàn)了高分段開采,采礦工藝的主要各向經(jīng)濟技術指標均得到了大幅度的改善。相比原先采場使用的應力拱連續(xù)開采上向水平分層充填采礦法,開采高度提高了近3倍,生產能力以及采礦工效都有了大幅度提高,分別提高了5.6%和171.9%;貧化率和采礦成本分別下降了100%和35%,同時也提高了井下無軌設備的利用率。當然該回采工藝也存在一定的缺點,例如中深孔爆破本身存在的問題:礦石的損失率相比之下有一定的不足,但總體來說,預護頂中深孔上向鑿巖分段充填法提高的采場的綜合開采能力,實現(xiàn)了高分段、一次落礦量大的礦石回采。(2)預護頂上向中深孔分段充填法具有安全性極高的優(yōu)點。由于采用了預護頂支護,確保了頂板和上盤圍巖的安全性穩(wěn)定性,避免了以往開采過程中需要解決礦體破碎帶來的一系列問題,使得采場生產具有安全可靠、連續(xù)性強的特點,同時對礦體開挖充填后整體下沉量具有一定的控制效果。(3)中深孔爆破崩落礦石,具有一次崩落礦量大,鑿巖設備利用率高的特點。通過對中深孔爆破參數(shù)的優(yōu)化,改善裝藥結構(交錯裝藥),不僅發(fā)揮中深孔崩礦的優(yōu)點,而且能較好的控制爆破的效果,節(jié)約爆破材料,其中炸藥單耗僅為0.23kg/t,爆破成本為2.5