某金属矿山充填法采矿中的矿石贫化损失管理

某金属矿山井下生产分为南缘、北缘两个矿带，南缘目前以上向分段碎石胶结充填法为主，北缘主要采用点(条)柱式上向水平分层尾砂充填法回采。南缘上向分段碎石胶结充填法设计损失率为 15%，贫化率为 12%;北缘点(条)柱式上向水平分层尾砂充填采矿法设计损失率为 17.5%，贫化率为 15%。综合损失率为 16%，贫化率为 14%。矿山 2013~2015 年开采矿体地质品位约为 0.81%，综合贫损指标及井下出矿品位见表 1。

从表 1 可以看出，矿山开采实际贫损指标比设计指标偏高，与国内外相同采矿方法的矿山相比，矿石损失、贫化指标均有较大下降空间。

2 贫化损失产生的原因分析

2.1 自然条件因素

该金属矿山矿床地质条件复杂，矿体及围岩稳固程度差，由于矿区成岩成矿作用的特殊性，岩体、矿体节理及微裂隙十分发育，围岩蚀变发育普遍而强烈。多数围岩蚀变都会降低岩石的硬度，进一步破坏岩体的结构和完整性，因而极易产生不良工程地质现象。由于各地段岩石工程地质状况不一样，回采过程中，局部地应力较为集中，导致采矿巷道出现垮塌，致使部分矿石无法回采，造成矿石损失，采出矿过程中，部分围岩因地应力集中垮塌混入矿石内，导致出矿贫化。此外，南缘矿带主矿体消耗殆尽、小矿体不规则，品位也在逐渐下降;北缘矿体变化大，空间赋存状态复杂，矿废石穿插紊乱，岩石稳固性差，同样会造成采出矿贫损指标偏大。矿山地质品位从 2006 年的0.89%不断下降至 2013 年的 0.81%。

2.2 采矿设计因素

南缘采用上向分段碎石胶结充填法采矿，最主要的矿石损失环节在于__步骤与第二步骤两条回采进路中间的三角矿柱脊部及边角无法一次性回采，造成矿柱永久损失，损失率为 8%~10%之间;其次，南缘矿带每个回采步距设计仅 5~6 m，回采结束后，从上分段对应充填巷道转入碎石进行胶结充填，充填结束后，原采场“眉线”前端与充填体紧密靠近，没有自由。下步距采矿时，中深孔爆破冲击波压缩推动前端充填体，形成爆破自由面(俗称“开头炮”)，矿石在爆破冲击波压缩推动下，大部分直接嵌入充填体内，无法分别铲出，造成矿石损失，损失率约为 3%~5%。北缘矿带点(条)柱式上向水平分层尾砂充填法采矿设计损失主要存在两个方面，首先是采场因安全，需在上盘不稳固段留护壁矿柱，然后在采场内每隔 6 m 跨度留 3 m×3 m 的纵向连续点柱，损失率约为 8%~10%;其次是尾砂充填后，采场底板未进行胶结“铺面”，采出矿过程中，部分矿石与尾砂充填混合，甚至形成矿石“垫底”，造成出矿损失，损失率为 3%~5%。采场采用分级尾砂充填后表面含泥重，充填体强度低，铲运机在供矿过程中，尾砂会随矿石一起被铲起，进入溜井造成出矿贫化。

2.3 技术管理因素

(1) 回采设计不完善，地测资料与现场实际存在差异，在采矿设计时产生偏差造成贫化损失。

(2) 回采工艺质量较差，南缘中深孔爆破“开炮”质量、充填质量，中深孔质量、巷道施工质量偏差，都会造成南缘采矿贫化损失;北缘现场采矿施工质量、充填质量偏差，也会造成采矿矿石贫化损失。

(3) 技术管理滞后，技术人员服务不及时、技术规范执行不严，现场监督管理缺失或滞后造成的矿石贫化损失。

3 降低贫化损失的措施

3.1 设计环节

(1) 南缘矿带在第二步骤采矿前，提前设计孔深

为 3.0 m 左右的水平浅孔回收采场底部两侧三角矿柱的矿量;中深孔设计前，核实地测资料的准确性，确保中深孔设计符合现场实际;零星小矿体布置中深孔上向探矿进一步掌握矿体空间赋存状态并对矿体进行修正，及时根据矿体特征优化采矿布置、控制中深孔采幅。

(2) 北缘矿带在采场底部结构完成后，提前在底柱上面铺设钢筋混凝土隔离层，提高底柱回采率;回采过程中，根据矿体赋存特征及时优化回采设计、控制局部无法避免的废石段采幅，高品位采场采取矿柱二步骤回采、采场胶结铺面等措施。

(3) 对于界线模糊地段及时采样化验，根据化验结果二次圈定矿体界线，为优化回采设计提供准确依据，从设计层面减少矿石的贫化损失。

3.2 施工环节

(1) 地质、测量、采矿专业技术人员要勤下现场，做好施工环节的技术服务与现场管理。采矿技术员在设计下发时向施工管理人员做好技术交底。地质、测量、采矿专业技术人员每天到施工现场检查掘进巷道、中深孔、充填施工情况，确保施工质量，同时检查矿、废石分出分运情况，发现问题现场进行协调并反馈，避免超采、欠挖、矿废石混出等造成矿石贫化损失的现象。

(2) 施工人员严格按照回采设计及工艺标准进行施工。中深孔凿岩时炮孔深度、角度、位置、排列顺序，尽可能地做到施工与设计相符合，为下一工序打好基础。浅孔采矿确保作业现场安全，回采顺序合理。

(3) 基层管理人员要发挥现场管理作用。对施工工艺、技术标准、安全进行严格管控，现场岩性、顶板发生变化时，及时纠正，并与上级管理人员、技术人员保持信息沟通。

3.3 回采环节

(1) 南缘矿带中深孔首次爆破采矿时，必须有采矿技术员跟班指导，确保“开头炮”质量达到设计采幅要求。回采完成后，必须检查采空区矿石是否回收干净，矿、车间两级确认合格后，拍照存档，再安排充填。

(2) 北缘采场内生产探矿掘进要按照回采顺序优先安排探矿，地质技术人员掌握探矿掘进长度，探矿掘进必须探明矿体边界。回采设计必须采下的废石，安排采场现场堆存，严禁进入矿溜井造成矿石贫化。

(3) 北缘矿带矿体品位较高、经济价值大的采场，采用胶结充填二步骤回采矿柱。采场回采即将结束前，现场检查采场内矿柱完好情况和采场安全情况，对符合安全、技术要求的高品位矿柱或边帮现场确定回采方案，确保北缘采场最大程度回采高品位矿石，减少矿柱的损失。回采环节, 不仅仅依靠地质、采矿技术人员现场技术指导 , 生产车间施工管理人员要主动参与现场贫损管理，并把采场贫损指标与管理人员绩效工资挂钩，调动施工管理人员的积极性，从而做好对回采环节矿石贫化损失的控制。

3.4 验收环节

(1) 工程结束后，组织矿、车间两级验收。南缘矿带采矿进路切割井、中深孔验收时，对切割井高度、中深孔倾角及孔深进行实测，并绘制剖面图，确保切割井和中深孔符合设计要求，不符合技术要求的及时制定改进措施。

(2) 北缘矿带在采场结束前要进行预验收。地质技术员现场确认采场是否回采到位，边角矿石是否理干净，合格后通知测量人员及其他相关人员做好采

场验收工作，验收严格按采场验收规范执行。

(3) 充填过程中安排技术员检查取样，确保实际料浆浓度、碎石料源、充填挡墙、充填体强度符合设计规范要求，否则，相应充填量不予验收并对施工单位进行处罚。

4 结 论

矿石的损失率与贫化率是矿山企业非常重要的两项技术经济指标。虽然采矿方法不尽相同，但是面临的共性问题，解决问题的方式又大同小异。某金属矿山通过近几年实际贫化、损失指标的综合分析，找出了问题所在，采取了相应的措施对各个环节进行有效控制，贫损管理工作取得了一定的效果。自 2016 年以来，该矿采出矿品位稳中有升。参照矿山相关报表，2016 年，井下出矿量为 73.64 万 t，铜出矿品位为 0.71%，矿石损失率为 14.97%，贫化率为11.83%，与设计指标相比，贫损指标分别降低了 1.03，2.17 个百分点，减少矿石损失 7716 t，创造利润 46.3万元，减少废石混入量 15980 t，节约供矿、提升、运输、选矿直接成本 64.43 万元，年创经济效益 110.73万元;2017 年，该矿井下出矿量为 71.87 万 t，井下出矿品位为 0.70%，矿石损失率为 14.26%，贫化率为12.28%，与设计指标相比，贫损指标分别降低了 1.74，1.72 个百分点，减少矿石损失 13349 t，创造利润 80.09万元，减少废石混入量 12362 t，节约供矿、提升、运输、选矿直接成本 49.84 万元，年创经济效益 129.93万元。该矿降低矿石贫化损失措施实践以来，矿石损失、贫化指标得到较大改善，出矿品位得到明显提升，年直接创造经济效益达 100 万元以上，同时，矿山中段服务年限延长，相应开拓、采切工程费用、固定成本摊销降低，提高了矿山经济效益和社会效益。