論機械化點柱式上向水平分層充填采礦法的應用與發(fā)展

（玉溪礦業(yè)有限公司大紅山銅礦，云南 玉溪 653100）

大紅山銅礦西部礦段礦體中、西部B100-B160線以薄小礦體為主，礦體連續(xù)性差，區(qū)域礦體產(chǎn)狀特點不適于采用技術工藝相對較為成熟的空場法，為提高資源回收率，對采礦工藝的改進勢在必行。機械化點柱式上向水平分層充填采礦法對回采薄小礦體比較有利，可以提高礦體回收率和降低礦石損失貧化率[1,2]。

1 礦體賦存條件

大紅山銅礦西部礦段200m-300m標高B100～B128線區(qū)域位于大紅山群曼崗河組第三巖性段(Ptdm3)中上部,Ⅰ號礦帶產(chǎn)出其中。Ⅰ號銅鐵礦帶各礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出。走向為N50-75°W，傾向南西，傾角20°～35°。礦體產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致，傾向為南西，產(chǎn)出比較穩(wěn)定。區(qū)域內(nèi)Ⅰ號礦帶含礦地層自上而下產(chǎn)出Ⅰc含銅菱鐵磁鐵礦體→Ⅰ3含鐵銅礦體→Ⅰb含銅磁鐵礦體→Ⅰ2含鐵銅礦體。主要金屬礦物有黃銅礦、磁鐵礦、菱鐵礦，次要金屬礦物有斑銅礦、黃鐵礦[3]。

2 機械化點柱式上向水平分層充填法采礦工藝特點

（1）適用條件：適用于厚度7m以上、傾角20°～45°的單層礦體以及礦體厚度2m～7m、傾角20°～45°且礦體間夾石剔除厚度大于2m的多層礦體和傾角20°～45°且上層礦體厚度大于7m的礦體[4]。

（2）盤區(qū)布置及構成要素：盤區(qū)沿走向布置，沿走向長200m，傾向斜長按20m分段高度作控制，盤區(qū)內(nèi)按走向長度50m劃分為4個采場；采場間及盤區(qū)間沿傾向留間柱，間柱寬度3m～4m，采場內(nèi)根據(jù)頂板穩(wěn)固性留規(guī)則點柱，原則上點柱規(guī)格為3×3m～4×4m，間距約10m～13m。

（3）開采順序：多層礦體可同時開采，確保上下層礦體間柱和點柱在豎向?qū)R。

（4）采準切割：采用脈外下盤采準布置形式，在下層礦體下盤沿走向布置分段沿脈干線，干線與礦體相距55m～60m，設置穿脈出礦聯(lián)道，便于鏟運機進入分層回采工作面；在盤區(qū)中部位置布置脈外溜井，通達運輸水平裝礦穿脈；為便于利用上分段采掘廢石充填，每個盤區(qū)設置通上分段的廢石小井。沿礦體走向在分段干線下盤每600m左右布置充填回風斜上山，聯(lián)通上部充填回風平巷；相應地在相鄰的兩條回風上山之間中部由下向上分段形成進風上山，兩者配合形成采區(qū)進、回風通道。

盤區(qū)布置平面圖

在采場中部由分段干線開掘出礦聯(lián)道進入采場，每個分段第一次開掘出礦聯(lián)道時，向下按15%-18%的坡度開掘至礦體底板，之后水平開掘至掘露上層礦體頂板，之后隨著回采分層的提高，沿出礦聯(lián)道進行壓頂，形成上一分層的出礦通道。由出礦進路在各層礦體底板脈內(nèi)開掘切割平巷到采場端部，再沿礦體傾斜方向開掘采場回風上山到上部分段水平，之后開掘回風聯(lián)道與上分段沿脈干線聯(lián)通。

（5）回采：盤區(qū)內(nèi)4個采場，按鑿巖、出礦、分層充填等工藝環(huán)節(jié)安排，1個采場內(nèi)進行鑿巖、爆破、頂板管理；1個采場進行出礦作業(yè)；1個采場進行充填作業(yè)。按標準盤區(qū)計算，鑿巖、出礦與分層充填周期為1個月左右。分層回采高度3.3m，第一分層回采4.5m～5m，充填3.3m，控頂1.5m～2m。

3 優(yōu)點與不足

（1）該采礦工藝有利于解決多層礦體的回采問題，對礦體的適應性較強，資源利用率高，采出礦石品質(zhì)較好，采切比低。

在目前試驗采場中，180中段20-116采場以及20-112～114采場特點突出，采用此種采礦工藝可以很好解決多層薄礦體的回采問題，對于2.5m～3.5m厚的薄礦體回收相對比較容易，只需開鑿切割巷（規(guī)格采用4.0m×3.6m 1/3三心拱）即可基本達到礦產(chǎn)回收目的，廢石混入較少，回采品位相對較高。

隨著大紅山銅礦資源量的不斷消耗，資源量不斷萎縮，在開采后期，資源基本以中厚、薄小礦體為主，以整個礦山的發(fā)展為出發(fā)點，必須加大對薄小礦體的回采力度，從這一點來看，機械化點柱式上向水平分層充填采礦法有其發(fā)展的必然性和針對薄小礦體進行回采的優(yōu)越性。

（2）機械化程度高。鑿巖、出礦以及護頂工作實現(xiàn)了全部機械化作業(yè)，作業(yè)效率高，大大減輕了作業(yè)人員的工作量，在作業(yè)面數(shù)量足夠的情況下可以很快提升生產(chǎn)能力。

（3）礦體開挖過程中形成空區(qū)，空區(qū)面積隨著開采的不斷推進而擴大，過程中地壓越來越明顯，安全管理難度大，特別是前期切割工程施工過程中，由于作業(yè)空間有限，出現(xiàn)錨桿無法施工或支護效果不理想的情況，安全問題比較突出。在整個回采作業(yè)過程中，回采高度不斷增加，加之遇到斷層或者破碎帶時光面爆破控制效果有限，頂板垮落造成頂板超高。

4 工藝發(fā)展和改進方向

結合工業(yè)驗證試驗中出現(xiàn)的問題和不足，要推進工藝的發(fā)展和應用，要切實解決好以下幾點問題：

（1）明確設計思想，優(yōu)化設計，提高設計的可操作性和指導性，重點考慮通風系統(tǒng)、充填系統(tǒng)和采場內(nèi)部安全線路的優(yōu)化。

同時，重視技術培訓和推廣工作。通過組織集中培訓或外出參觀學習交流的形勢，，提升對工藝技術特點的理解和認知，并力爭實現(xiàn)技術創(chuàng)新。

（2）嚴格控制施工順序、施工質(zhì)量和采充順序，制定針對性強的組織措施。結合探礦、回采、充填需要，在設計過程中充分考慮切割工程的施工順序，編制采場回采和充填計劃，并嚴格實施控制。施工嚴格執(zhí)行光面爆破，針對區(qū)內(nèi)影響較大的斷層，在作業(yè)前期必須制定嚴密的施工組織措施。

（3）加快先進機械化設備的引進或研發(fā)進度，力爭逐步實現(xiàn)作業(yè)和安全管理的信息化、機械化、無人化，實現(xiàn)工藝技術可行、經(jīng)濟合理、安全可靠的目標。

隨著采礦工藝技術在生產(chǎn)中的應用和不斷推進，通過采取技術管控、安全管理措施，改善技術參數(shù)，總結管理經(jīng)驗，整個采礦工藝必將逐步完善，資源回采效率以及回采安全系數(shù)會不斷提高，工藝的發(fā)展和應用前景廣闊。

[1]采礦知識問答/徐忠義，杜前進編.—北京：冶金工業(yè)出版社，1997.1.

[2]中華人民共和國國家標準.爆破安全規(guī)程，GB6722-2003.北京：中國標準出版社，2004.

[3]納宗會.礦山安全與生產(chǎn)技術.昆明：云南科技出版社，2005.

[4]解世俊.金屬礦床地下開采[M].冶金工業(yè)出版社，2007.