淺談金屬礦山充填采礦的五種方法

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，地下金屬礦山采礦技術(shù)有了較大的發(fā)展。為了保護(hù)環(huán)境和合理利用礦山資源，應(yīng)不斷優(yōu)化采場結(jié)構(gòu)參數(shù)和采空區(qū)的處理方法，從而確定更加合理的、高效的、適應(yīng)性強(qiáng)的采礦方法，來滿足國內(nèi)外市場的需求。

關(guān)鍵詞：金屬礦山 充填采礦方法

在注重礦山開采與環(huán)境保護(hù)及采場地壓顯現(xiàn)規(guī)律研究的同時，通過對現(xiàn)有的崩落法、空場法和充填法三大類采礦方法不斷改進(jìn)和完善，形成了各種適合我國地下礦床開采的組合方法，從采礦的實(shí)踐來看，主要談以下幾種常用的地下充填采礦技術(shù)和方法。

1 上向水平分層充填采礦法

上向水平分層充填采礦法使用歷史悠久，也經(jīng)歷了很多的技術(shù)變革，其采切比較小，貧化損失率低，頂板管理方便，尤其是對于不穩(wěn)固～中等穩(wěn)固礦體，優(yōu)點(diǎn)尤為明顯。

1.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：中段內(nèi)沿礦體走向劃分連續(xù)礦塊，礦塊長60m，高為中段高度45m，寬為礦體的水平厚度，一般為25～30m左右。礦塊間不留間柱，上、下中段間亦留6m高頂?shù)字?，采場垂直礦體走向布置，分礦房、礦柱兩步驟回采。按15m劃分一個礦塊（一房一柱），第一步驟回采（礦房）8m，第二步驟回采（礦柱）7m。

1.2 采準(zhǔn)工程布置 ：采準(zhǔn)工程包括下盤沿脈運(yùn)輸平巷、中段裝礦穿脈、分段平巷、分段聯(lián)絡(luò)巷、充填回風(fēng)（泄水）天井、出礦溜井，采場拉底切割平巷等。

1.3 優(yōu)點(diǎn)：①回采時對邊界適應(yīng)能力強(qiáng)，礦石回采率高；②空區(qū)充填質(zhì)量好，回采損失貧化小；③生產(chǎn)能力大，采礦成本相對較低。

1.4 缺點(diǎn)：①頂板暴露面積較大，要求礦巖穩(wěn)固性好，對礦巖穩(wěn)固性中等，節(jié)理裂隙較發(fā)育的礦體適應(yīng)性較差；②第二步驟回采礦體穩(wěn)固性較差，護(hù)頂工藝復(fù)雜；③采切工程量大。

2 上向進(jìn)路分層充填采礦法

本采礦方法一般不劃分礦房礦柱，一個步驟回采。其特點(diǎn)是：自下而上分層回采，每一分層的回采是在掘進(jìn)分層聯(lián)絡(luò)道后，以分層全高沿走向（或垂直走向）劃分進(jìn)路，間隔地進(jìn)行進(jìn)路采礦。第一批進(jìn)路回采完畢便立即充填接頂，然后再回采并充填另一批進(jìn)路，待整個分層的回采與充填工作結(jié)束后，再用進(jìn)路回采上一分層。

2.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：采場留5～6m底柱，作為出礦用，采場內(nèi)部留點(diǎn)柱、間柱，也可不留，采用沿走向連續(xù)回采作業(yè)方式。采場沿礦體走向布置，采場高為階段高45m，寬為礦體厚度，長60～80m。

2.2 采準(zhǔn)工程：中段出礦穿脈、分段沿脈巷、分段溜井、分段聯(lián)絡(luò)道、充填回風(fēng)（泄水）井、順路溜礦井。分段沿脈巷道通過采區(qū)斜坡道與中段連通，脈外溜井和分段沿脈巷道布置在下盤脈外，從分段沿脈巷道向礦體掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道。采場下盤布置順路溜礦井，在礦房內(nèi)的礦體上盤礦巖均穩(wěn)固位置施工回風(fēng)充填（泄水）天井，下部用作泄水井，上部用作回風(fēng)、充填天井，并作為采場安全出口。

采準(zhǔn)工程完成后，在聯(lián)絡(luò)道的兩翼，沿礦體走向布置回采進(jìn)路，進(jìn)路斷面4.0～6.0m×3.0～3.6m。各采場的斷面依照采場的穩(wěn)定程度和礦體厚度而定，不太穩(wěn)固時取小值，比較穩(wěn)固時取大值。各分層內(nèi)一期、二期回采進(jìn)路采高相互錯開，即二期進(jìn)路回采高度超高一期進(jìn)路0.5～0.6m。

2.3 優(yōu)點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，對形態(tài)復(fù)雜和產(chǎn)狀變化大的礦體，能有效進(jìn)行回采；②回采進(jìn)路頂板暴露面積較小，能保證回采作業(yè)的安全；③不需留點(diǎn)柱或條形礦柱，礦石回采損失率和貧化率低，資源回收率高；④進(jìn)路采礦法經(jīng)優(yōu)化后，回采、通風(fēng)、充填效率大有提高。

2.4 缺點(diǎn)：①第一分層為獨(dú)頭巷道型通風(fēng)，通風(fēng)效果相對較差；②一期進(jìn)路充填需進(jìn)行接頂，充填工作復(fù)雜；③一期進(jìn)路膠結(jié)充填，采礦成本相比點(diǎn)柱法較高；④生產(chǎn)能力小，效率低。

3 點(diǎn)柱上向分層充填采礦法

該方法實(shí)際上是在垂直礦體走向布置的上向水平分層充填采礦法的變形方案，其不同之點(diǎn)是將房間礦柱分割為若干方形或圓形礦柱，這些礦柱不予回收，作為永久損失，使兩步驟回采變?yōu)閱尾襟E回采。采準(zhǔn)工程、回采和充填工藝也不需作任何改變。

3.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：采場沿走向布置，長度60m，高度為中段高度45m，寬為礦體厚，底柱高6m，不設(shè)頂柱及間柱，采場內(nèi)按12m×15m布置點(diǎn)柱，點(diǎn)柱尺寸為5m×5m。

3.2 采準(zhǔn)工程：采準(zhǔn)工程有中段出礦穿脈、分段沿脈巷道、溜井、分段聯(lián)絡(luò)道、回風(fēng)充填（泄水）天井、回風(fēng)充填（泄水）沿脈及拉底穿脈。溜井和分段沿脈巷道布置在下盤脈外，分段沿脈巷道通過采區(qū)斜坡道與上下中段連通，從分段沿脈巷道向礦體掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道。在礦房內(nèi)礦體上盤礦巖均穩(wěn)固位置施工回風(fēng)充填（泄水）天井，下部用作泄水井，上部用作回風(fēng)、充填天井，并作為采場安全出口。

3.3 優(yōu)點(diǎn)：①上向分層點(diǎn)柱充填采礦法依靠永久點(diǎn)柱和充填體共同支撐頂板，能非常有效地控制頂板大面積下沉，保護(hù)地下水資源和生態(tài)環(huán)境。②隨著礦體的形態(tài)進(jìn)行回采，降低廢石的混入率，提高礦石的入選品位，能實(shí)現(xiàn)分采選采；③在回采過程中，可根據(jù)巖石的穩(wěn)固性控制頂板的暴露面積，采場控頂高度小，容易發(fā)現(xiàn)和處理采場頂板的安全隱患，安全可靠。④本身兼有房柱采礦法生產(chǎn)能力大的優(yōu)點(diǎn)，也可以多采場，多工作面，多中段同時作業(yè)，增加作業(yè)采場，提高中段生產(chǎn)能力；⑤上向分層點(diǎn)柱充填采礦法只有澆面層充填體強(qiáng)度要求高，其他可以使用強(qiáng)度較低的充填體。⑥根據(jù)礦體形態(tài)和分支關(guān)系，多層礦體聯(lián)合采準(zhǔn)，可以節(jié)省采準(zhǔn)工程量。

3.4 缺點(diǎn)：①需要留規(guī)則的永久損失礦柱，使礦石損失率較大；②若礦巖局部不穩(wěn)固，則回采過程中安全隱患處理比較大，支護(hù)工作量較大；③多采場，多工作面同時作業(yè)，各工作面相互連通，容易產(chǎn)生串風(fēng)，通風(fēng)困難。

4 分段菱形礦房充填采礦法

該采礦法采場是垂直礦體走向或沿礦體走向布置，劃分礦房礦柱，兩步驟回采，先采礦房，后采礦柱，分段鑿巖，階段出礦，階段充填。endprint

4.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：采區(qū)長60m，寬為礦體的水平厚度，約25～30m，高為中段高度45m，分段高為12m左右。采區(qū)與采區(qū)之間留15m間柱，采區(qū)內(nèi)按分段自下而上沿礦體走向布置菱形礦房，高24m，長15m，寬為礦體厚度。在每個菱形礦房的底部下角布置鑿巖巷，并在菱形礦房中央設(shè)置分段鑿巖巷，兩分段鑿巖巷鑿巖，底部拉底巷切割V型塹溝作為受礦巷，聯(lián)合出口進(jìn)路出礦，此方法要求每個菱形礦房下部均要布置裝礦底部結(jié)構(gòu)。

4.2 采準(zhǔn)工程：采用下盤脈外斜坡道采準(zhǔn)，主要采切工程：分段聯(lián)絡(luò)道、分段穿脈巷、鑿巖巷、出礦穿巷、充填回風(fēng)井、順路礦石溜井、切割天井等。

4.3 優(yōu)點(diǎn)：①鑿巖在巷道內(nèi)作業(yè)，出礦通過分段出礦進(jìn)路出礦，回采作業(yè)安全性好。②中深孔落礦效率高，采場生產(chǎn)能力大。

4.4 缺點(diǎn)：①損失貧化大，要求礦體8m<厚度<15m；②鑿巖、爆破技術(shù)要求高（切割工程、鑿巖、布孔以及裝藥困難），爆破效果差，炮孔利用率低；③如遇礦體不穩(wěn)固區(qū)域或頂板暴露跨度設(shè)計過大，易產(chǎn)生冒頂現(xiàn)象，從而影響上一分段礦房的回采；④采切工程量比分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法更大。

5 分段鑿巖階段出礦嗣后充填采礦法

該采礦方法是沿走向布置的進(jìn)路法，共布置2條進(jìn)路，靠近礦體上盤進(jìn)路寬7m，下盤6m。先回采下盤礦體較軟弱的6m進(jìn)路，第一期進(jìn)路采用膠結(jié)充填，當(dāng)充填體強(qiáng)度達(dá)到3MPa后，再進(jìn)行另一條進(jìn)路的回采。

5.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：中段內(nèi)沿礦體走向劃分采區(qū)，采區(qū)長60～80m，高為中段高度45m，分段高為12m左右，長為礦體的水平厚度。采區(qū)與采區(qū)之間留8～10m間柱，已施工的充填回風(fēng)井設(shè)在采區(qū)兩端的礦柱內(nèi)，因此采區(qū)穿脈聯(lián)絡(luò)道也布置在采場兩端。采區(qū)內(nèi)再分礦房，礦房寬10～15m。試驗(yàn)采場設(shè)計采區(qū)長60m，礦房寬12.5m，采區(qū)內(nèi)共布置四個礦房。

5.2 采準(zhǔn)工程：在各分段礦房中央垂直走向布置鑿巖巷，采切工程主要有：分段沿脈巷、分段聯(lián)絡(luò)道、分段鑿巖巷、裝礦聯(lián)絡(luò)道、切割天井、充填回風(fēng)井、充填聯(lián)絡(luò)平巷、順路礦石溜井等，裝礦底部結(jié)構(gòu)布置在礦房下部分段。

5.3 優(yōu)點(diǎn)：①采準(zhǔn)工程布置較分段菱形法簡單，工程量少；②中深孔落礦效率高，采場生產(chǎn)能力大；③人員設(shè)備不進(jìn)入大暴露面下作業(yè)，安全性好。

5.4 缺點(diǎn)：①回采時貧化損失率大，資源回收率不高；②礦房要求膠結(jié)充填，充填體質(zhì)量要求嚴(yán)格，充填成本較高；③礦體上盤要求采用預(yù)切頂支護(hù)，施工工藝復(fù)雜；④暴露面積大，對地表保護(hù)、充填體下作業(yè)安全保障性差。

總之，研究和總結(jié)金屬礦山的采礦方法，可根據(jù)不同的礦體，采用不同的采礦方法，對類似礦體和同行業(yè)的開采具有極大的借鑒意義。

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作者簡介：殷振海（1967-），男，河北涿鹿人，1991年7月畢業(yè)于山西礦業(yè)學(xué)院，采礦專業(yè)，本科學(xué)歷，學(xué)士學(xué)位，2004年11月取得高級工程師職稱。endprint