[00825258]大型断裂带下蚀变岩型难采矿体安全高效开采关键技术研究

胶西北地区黄金储量巨大，且主要展布在三山岛、焦家和招平等三条主断裂带上，以破碎蚀变岩型金矿为主要成矿类型。焦家金矿矿体产于焦家主干断裂下盘50～400m厚蚀变带中，控制长度1600m，矿体上盘与主断裂之间有5～30cm的断层泥。矿床以构造控矿为主，矿体倾角22～38°，平均水平厚度25m，属典型缓倾斜中厚破碎矿体。由于复杂难采的开采条件，矿山开采四十多年来始终采用上向进路充填采矿法，严重制约了矿山生产效率和生产成本。该项目以研发大型断裂带下蚀变岩型缓倾斜中厚矿体安全高效开采关键技术为目标，采用理论分析、室内实验、数值计算和现场原位综合监测等手段，通过揭示断裂带影响下的破碎岩体结构劣化与失稳机理，利用破碎岩体的自承载特性，研发了中深孔双幅分采分段充填新型采矿方法，实现了缓倾斜中厚破碎矿体安全高效开采技术这一世界性难题的突破，2016年获得山东黄金集团技术创新特等奖。取得的主要创新结果如下： 研究获得了大型断裂带下缓倾斜中厚破碎矿体采场压力拱的形成特征及承载机制，揭示了压力拱下方卸压区内岩体的失稳破坏机理，建立了围岩变形破坏体积与开挖空间形态间的定量关系，实现了断裂带下破碎矿体开采围岩失稳区域量化分析方法的重大突破。 利用围岩自承载特性，通过优化采场受力结构、预留上盘护顶矿柱、上-下盘分幅开采以及调节采矿强度相结合的手段，建立了断裂带下蚀变岩型难采矿体上盘围岩稳定性综合控制技术体系，揭示了开采扰动下断裂带蚀变岩体的力学响应特征，实现了该类破碎岩体传统支护技术的重大突破，使采场上盘暴露面积由25m²提高到416m²。 构建了开采过程三维动态可视化模型以及中深孔采场回采质量评价体系，获得了爆破近区岩体的爆破能量分布特征，建立了适用于破碎蚀变岩体的质点振速峰值预测模型和主振频率预测模型，分析了爆破后空区形态、爆破块度分布、爆破振动效应与爆破参数之间的关系，建立了破碎蚀变岩体中深孔采场精细化控制爆破设计方法，突破了中深孔爆破设计主要依赖于主观经验的局限性。 研发了缓倾斜中厚破碎矿体中深孔落矿新型采矿法。首次提出了中深孔双幅分采分段充填采矿法，通过揭示断裂带下蚀变岩型难采矿体上盘围岩变形失稳机理，创新了该类矿体开采的采场地压控制理论，实现了金属矿山难采矿体安全高效开采技术的重大突破，解决了几十年来困扰矿山安全高效开采的难题。 该项目达到的研究目标和取得的经济效益是： 授权发明专利5项，发表SCI和EI检索论文10余篇。 方法试验成功后进行推广应用，采场生产能力提高3.6倍，达到356t/d，矿石贫化率为10.58%，矿石损失率为10.75%。 成果推广后近三年共获得经济效益13935.07万元。