0 前言

东乡金矿是几年前江西省跑步上马的若干金矿山之一。它交通方便, 水、电充足, 建设条件有利。1987年, 矿山按原初步设计确定的分层崩落法方案进行+22m阶段以上北矿段的开拓、采准和地表基建。在此过程中, 我们通过对矿体地质、地形资料和坑道揭露矿段的过细研究后提出, 该矿浅部尤其北矿段+72m以上不宜使用地下开采, 而应采用露天开采。这见解很快与矿山达成共识, 并得到不少同行支持。1988年, 经主管机关批准, 矿山便按我们设计的“小台阶三出入沟露采法”新方案进行了改建, 不久就开始采矿。一年多来, 采出矿石基本上满足了选厂需要, 获得了较好的经济效益。这成功的变革, 既为该矿建矿初期生产找到了一条途径, 也为类似的地方小金矿和其它金属矿的设计和开采提供了一些借鉴。

1 矿床地质和地形条件

该矿地质条件复杂, 矿体难采。被采的2号主矿体是次火山期后裂控中低温热液充填型虎圩金矿床的一部分。其赋存标高+103~-104m, 倾向延深230m, 走向长975m (北矿段长约223m), 水平厚度1~3m, 平均厚度1.76m。矿体分枝复合显著, 高岭土化厚度较大, 浅部多处含水较大(一旦静水压力失衡, 水土便会溃流而下), 这对地下开采尤为不利。矿石中等稳固, 普氏坚固系数f = 6~10, 松散系数1.31, 自然安息角41°54', 容重2.58t/m³, 金品位5.12g/t (+72m以上为4.89g/t)。两盘石英闪长玢岩支离破碎, 裂隙发育且相互切割, 裂隙大多被泥铁质、铅黑土充填, 具绿泥石化, 有水时呈滑感, 受震后易掉块、坍塌。围岩也较不稳固, 普氏坚固系数f = 5~10, 容重2.44t/m³。

地表是馒头状山丘, 上盘方向离矿体150多米处有一农灌大水库。若用崩落法开采到较深时, 陷落带将接近或进入库面范围。上盘侧+72m标高的7号勘探线上, 旧有的一条探矿平硐垮塌成露天凹堑, 此平硐标高较低, 上覆浮土不厚, 有利于露采。

2 开采方法选择 2.1 开采方法初选

由于矿体高岭土化严重, 矿石中稳, 品位较高, 围岩破碎, 裂隙发育, 稳固性也差, 上部地表容许陷落, 地表没有废石、山砂和尾砂等充填料, 因此, 可初选分层崩落法(Ⅰ方案)而不选有关充填法参比。

由于北矿段浅部大都是厚、富露头, 矿脉与山坡同倾向, 上盘侧+72m标高的7号勘探线上有一露天凹堑, +72m标高的勘探沿脉平巷和基建初期刚掘的4口采准天井均已坍塌、破坏, 而难以实现地下开采, 因此, 还可初选露采法(Ⅱ方案)参比。

Ⅰ方案, 分层崩落法, 阶段高30~50m, 矿块长50m, 分层高2.5m, YT-24钻机凿岩, 手工出矿。

Ⅱ方案, 露采法, 亦即“小台阶三出入沟露采法”, 回采台阶高2.5m, 最终台阶高5m, 台阶宽不超过3.0m, 露天坑的南、中、北部各有一条出入沟。YT-24和Y-24钻机凿岩, 载重1 t的半自卸式手扶拖拉机运矿。小台阶三出入沟露采法见附图。

2.2 初步分析比较

两方案的主要技术经济指标列于表 1。

从表 1两方案比较知, Ⅱ方案的采场年劳动生产率、矿石损失贫化率、三材消耗各指标明显优于Ⅰ方案的, 且回采工作简单、安全, 但它须多支付供水管路移建费和剥离增加的基建费。故需进一步进行技术经济计算, 最后综合分析比较择优。

2.3 综合分析比较

两方案的技术经济比较列于表 2。从该表可看出, Ⅱ方案的资源利用程度(矿石损失贫化、出矿品位、合质金选冶回收率)、合质金年产量、劳动生产率、基建投资、合质金成本和盈利额诸项指标均优于Ⅰ方案。据此, 最后选择如附图所示的Ⅱ方案开采+72m以上矿段。

3 露采范围和境界确定 3.1 露采范围划定

2号矿脉在5、7、9、11号勘探线剖面的+72m以上见矿, 3、13号勘探线不见矿, 为求得该脉两端部极限见矿线, 我们在5与3号线、11与13号线间外推1/2格(25m)增设3'、11'号勘探线。因此, 本设计露采范围是+72m以上(3'线到11'线间)长200m、宽1.76m的北矿段。

3.2 露采境界圈定

从技术条件看, 2号矿脉浅部矿岩破碎, 矿石含泥, 尤其+72m以上风化严重；5~11号线的+72m以上矿脉有露头, 矿脉倾向与地表山势倾向相同, 上盘山势低凹, 下盘高突, 露采初期剥岩量小; 上盘侧+72m标高的7号线上有一露天凹堑, +72m标高的勘探沿脉平巷和基建初期刚掘的4口采准天井均已坍塌、破坏, 其若用地采则难以修复和开挖, +72m以下的地采移动带的边界线较接近农灌水库库岸, 尤其接近水库历年最高洪水位(69.19m)的标高线。鉴此, 本设计露采深度定在+72m标高处。若从经济条件看, 这深度也无可非议, 详见下面分析。

3.3 露采境界经济合理性分析

今设:

N₁、N₂和N₃——境界、平均和经济剥采比(t/t)；

△V、△A——境界延深一个台阶(2.5m)时所采出的废石、矿石量(t), 据作图算得△V = 48970t, △A = 3358t;

V_f、T_k——最终境界内废石、矿石量(t), 据作图算得V_f = 241340t, T_k= 28300t;

A_l、A_d——露天、地下采出每吨矿石加工成合质金所获得的盈利(y/t), 据表 2算得A₁=28.88y/t, A_d=-16.95y/t;

b——剥岩成本(y/t), 取实际b =2.87y/t。

据此, 三个剥采比组式计算如下：

显然, N₁＜N₃, N₂＜N₃, 这说明+72m露采境界合理。

4 露采参数和采掘工作 4.1 露采边坡和台阶参数

露采主要参数见表 3。

4.2 开拓运翰

在露天坑的南、北、东端, 各设一条出入沟。南出入沟为主沟, 大部分矿石和部分废石由此分别运往选厂和排土场, 其最终标高为+72m。北出入沟为副沟, 露天坑北部废石和部分矿石由此运出, 其最终标高为+77或+82m (视施工具体情况而定)。东出入沟也为副沟, 露天坑东部废石、部分矿石和全坑积水皆由此运、排出, 其最终标高为+72m。

开段沟开在上盘矿岩接触处的围岩中, 上盘设移动坑线, 下盘为固定坑线。沿采场端下降新水平, 多向布置工作线, 多向扩展推进。

矿体(或下盘)台阶设主运输线, 北端台阶和东部+72m平碉口以外老道为辅助运输线。矿岩运输大多使用1t的半自卸手扶拖拉机, 部分使用人力板车。

4.3 采剥

自矿体两端出入沟向中间同向采剥推进。露头首采, 起初先剥后采, 以后同时剥采。一般上盘剥离超前一个台阶, 下盘落后一个台阶。采剥都在同台阶时, 两者间隔80m以上。

一般矿石回采时, 分别用YT-24、Y-24钻机穿凿水平和下向浅孔进行松动爆破(曾试过留渣挤压爆破)。孔排(纵)距1.4m，横距1.0~1.5m，鋟小抵抗线1.1~1.4m，水平孔深1.0~1.1m，下向孔深2.6~2.7m。局部破碎矿段，用锹、镐挖掘。

围岩剥离的凿岩爆破多同矿石回采，但其参数都普遍加大。境界以上剥离用抛掷爆破，将岩石抛至境界以外的山坡上，境界以内用松岩爆破。上盘风化层和+72m平硐上部松土都用推土机推排。

5 结语

a.东乡金矿上部风化严重，矿岩破碎，原探矿和采准天井均已破坏，矿山无力修复；矿脉上部有露头，脉与山坡同倾向，下盘侧地势高突，上盘侧低凹，且具有一洼堑。这些是该矿上部不宜用分层崩落法而宜用露采法的有力根据。原初步设计对此认识不足，导致设计失误，基建初期井下开拓采准工程的无谓投入。为此建议：今后在初步设计和选择开采方案时一定要吃透地质地形条件，足够重视矿山特殊的地质地形因素对确定开采方案的重大影响。

b.分层崩落法不是不好的采矿法，它对于条件适宜的贵(有色)金属矿床还有不可替代的使用价值。但它的致命缺点之一是回采工艺复杂，工人难以掌握，有些中小矿试采七八年还不能过关，企业产量和效益长期上不去。这深刻的经验教训使我们进一步认识到采矿法是矿山的生产大法，它的可行性和合理性如何是建矿决策的重要依据。现今的地方小矿，由于其技术力量弱，工人素质差，初步设计时应尽量选择回采工艺简单、工人易于掌握的采矿法；若受地质条件所限，非得选择复杂的采矿法，则宁可矿山缓建或小建为好, 否则又添一个亏损户, 使地方财力受挫, 实在可惜。鉴此, 今后对类似投入做些可行性研究、总结势属必要。