上向進(jìn)路式分層充填采礦法在丫他金礦的研究應(yīng)用

史繼佳，李 嘯，李恩翀，董 鵬

（1.貴州華金礦業(yè)有限公司，貴州 黔西南 552203；2.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012）

急傾斜薄礦體在我國(guó)金屬礦山，特別是金礦床開(kāi)采中占有很大比重。由于成礦因素及其他一些地質(zhì)因素的影響，這類礦體通常厚度較薄，同時(shí)，其礦脈也比較復(fù)雜，多分枝且走向不明，與周邊圍巖的界限不好確認(rèn)。這些因素導(dǎo)致在回采的過(guò)程中，礦體圍巖不好控制，爆破過(guò)程中，廢石混入率較大，采礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也因此較低；同時(shí)，鑒于礦體的厚度，通常作業(yè)空間狹小，在以往的開(kāi)采過(guò)程中，大多數(shù)礦山采用留礦法開(kāi)采，預(yù)留部分礦石控制地壓，人員站在礦石堆上進(jìn)行下一步作業(yè)，這也造成了一定的安全隱患。

貴州華金礦業(yè)丫他金礦由于丫他金礦的礦體屬于多條分支礦體，礦體厚度區(qū)間變化較大，且礦體整體厚度不大，礦圍巖不穩(wěn)固。為更好的回收利用該礦資源，保證回采過(guò)程中的安全，增加礦山經(jīng)濟(jì)效益，該礦決定對(duì)原有采礦方法進(jìn)行變更。為此在丫他金礦907m中段II號(hào)礦體20線試驗(yàn)采場(chǎng)進(jìn)行上向進(jìn)路式分層充填采礦法試驗(yàn)，經(jīng)對(duì)該試驗(yàn)采場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)收后發(fā)現(xiàn)，礦石回收率明顯提高，損失貧化率明顯降低生產(chǎn)能力及安全性也得到明顯好轉(zhuǎn)。

1 地質(zhì)工程概況

貴州華金礦業(yè)丫他金礦位于貴州省西南（黔西南州）邊陲、靠近廣西壯族自治區(qū)的冊(cè)亨縣。丫他金礦基本查明的42個(gè)金礦體分布在長(zhǎng)1700m，寬800m的范圍內(nèi)。礦體規(guī)模、產(chǎn)狀變化較大，礦體沿走向長(zhǎng)度50m～690m、傾向沿深20m～230m，真厚度0.80m～6.25m，平均品位1.50g/t～10.73g/t。但由于礦巖穩(wěn)固性較差，大部分老巷道已經(jīng)報(bào)廢或坍塌，因坑道已封閉，人員不能進(jìn)入，嚴(yán)重的制約了采礦效率，并形成了較大的安全隱患，因此，2019年初，丫他金礦擬采用充填采礦法進(jìn)行回采。

2 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀

由于礦區(qū)開(kāi)采歷史較長(zhǎng)，2013年6月，盛屯礦業(yè)在收購(gòu)貴州華金礦業(yè)有限公司后組織技術(shù)人員對(duì)礦區(qū)內(nèi)的老巷道及采空區(qū)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，同時(shí)也向礦山原有的技術(shù)人員進(jìn)行了訪問(wèn)，據(jù)了解，礦山在2004年以前2004年～2011年主要采用地下開(kāi)采，由于礦、圍巖穩(wěn)定性差，之前掘進(jìn)的巷道大部分已經(jīng)坍塌，主要采用的采礦方法為空?qǐng)龇ǎ舻V法），2011年至今，華金公司經(jīng)過(guò)近3年（2013年～2016年）的地表觀測(cè)，地表未出現(xiàn)過(guò)沉降變形，公路也一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，未出現(xiàn)變形、開(kāi)裂等現(xiàn)象。初步認(rèn)為，由于圍巖穩(wěn)定性差，原地下開(kāi)采的采空區(qū)頂板已經(jīng)自然塌落，原采空區(qū)已經(jīng)被填滿。

該采礦方法隨礦山開(kāi)采深度不斷增加，地壓管理愈發(fā)困難，且礦脈厚度變化嚴(yán)重，采場(chǎng)損失貧化難以控制。

3 上向水平分層干式充填采礦法

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察，確定試驗(yàn)采場(chǎng)位于907m中段II號(hào)礦體20線。

3.1 礦房結(jié)構(gòu)

圖1 采礦方法三視圖

試驗(yàn)采場(chǎng)沿走向布置，礦塊沿礦體走向連續(xù)布置，礦塊長(zhǎng)度80m，中段高度40m，中段內(nèi)劃分為三個(gè)分段進(jìn)行回采，每個(gè)分段又劃分為4個(gè)分層進(jìn)行回采，分層采高為3.33m，進(jìn)路寬度為礦體厚度。采礦方法三視圖如圖1所示。

3.2 采切工程

中段沿脈運(yùn)輸平巷和分段平巷沿礦體走向布置于礦體下盤，沿走向每隔80m在礦塊中部從分段沿脈運(yùn)輸平巷開(kāi)掘分層聯(lián)絡(luò)道至礦體上盤，溜井及回風(fēng)天井布置在礦體下盤圍巖中，負(fù)責(zé)礦石的下放及采場(chǎng)回風(fēng)?；夭蓵r(shí)以回采進(jìn)路為自由面進(jìn)行進(jìn)路式開(kāi)采，不再布置專用切割工程。進(jìn)路從礦塊中部向兩端開(kāi)掘，將工作面數(shù)提高一倍，以達(dá)到提高中段生產(chǎn)能力的目的。采用沿脈裝車的布置方式，礦塊內(nèi)每個(gè)分段細(xì)分為4個(gè)回采分層逐層向上進(jìn)行回采和充填作業(yè)。各分段崩落礦石通過(guò)0.75m3的柴油鏟運(yùn)機(jī)鏟裝，運(yùn)至采場(chǎng)溜井下放至中段運(yùn)輸水平。各分段沿脈運(yùn)輸平巷通過(guò)斜坡道聯(lián)道與斜坡道連通，形成人員、無(wú)軌設(shè)備的進(jìn)出通道。

為確保采場(chǎng)內(nèi)通風(fēng)和充填的暢通，且能節(jié)省采切工程量，在分段沿脈平巷附近開(kāi)掘人行通風(fēng)井和充填回風(fēng)井，人行通風(fēng)井從中段沿脈平巷至第三個(gè)分段水平，而充填回風(fēng)井則從第一個(gè)分段至上中段沿脈運(yùn)輸水平?；夭晒ぷ髅鏋楠?dú)頭進(jìn)路，故工作面的新鮮風(fēng)流通過(guò)局扇從分段沿脈運(yùn)輸平巷引入，污風(fēng)經(jīng)局扇作用經(jīng)分層聯(lián)絡(luò)道回至本分段充填回風(fēng)井處，再經(jīng)充填回風(fēng)井回至上中段沿脈運(yùn)輸平巷至中段端部回風(fēng)井。

3.3 回采工藝

3.3.1 回采順序

鑿巖機(jī)采用沈陽(yáng)產(chǎn)7655型鑿巖機(jī)，F(xiàn)T160型氣腿，鋃YG-15硬質(zhì)合金一字型釬頭，直徑38mm，刃角90°，釬桿為六方形空心鋼釬，長(zhǎng)度2m，風(fēng)壓在0.68Mpa，水壓0.2Mpa～0.3Mpa。由拉底空間開(kāi)始上向打孔，每分層回采高度按2m依次分層爆破回采。為有效降低采場(chǎng)采礦貧化率，在每一分層回采結(jié)束后，于采場(chǎng)內(nèi)鋪設(shè)舊膠布，回收粉礦，防止混入廢石。接著在相鄰采場(chǎng)之間砌筑混凝土隔墻，隔墻厚度取1.0m，再進(jìn)行廢石充填。待礦房礦石回采完畢后，結(jié)合礦區(qū)和中段規(guī)劃，再回收底板3.5m厚的礦石。

3.3.2 鑿巖爆破

鑿巖時(shí)，按設(shè)計(jì)參數(shù)配置好斷面形狀，在工作面上布置各種炮孔，如掏槽孔、輔助孔、周邊孔等，用鑿巖鉆孔設(shè)備YTP26按事前設(shè)定好的鉆孔深度和角度鉆鑿各種炮孔，然后裝藥爆破落礦。采用光面爆破進(jìn)行回采作業(yè)。光面爆破的特點(diǎn)是沿設(shè)計(jì)的井巷斷面輪廓線布置孔距較小的炮孔（a=0.8W），并采用小直徑藥卷，空氣間隔裝藥或不耦合的連續(xù)裝藥，在掘進(jìn)斷面內(nèi)主炮孔爆破后再起爆光面孔。最小抵抗線0.85m～1.02m，炮孔間距0.85m～1.53m；光面孔孔間距0.68m～0.816m。采用人工裝藥，炸藥為卷藥。起爆采用非電起爆系統(tǒng)，即采用起爆器+起爆針直接引爆導(dǎo)爆管的方式起爆，爆破的最大合格塊度為350mm。

3.3.3 采場(chǎng)通風(fēng)

由于回采進(jìn)路為獨(dú)頭巷道，采場(chǎng)通風(fēng)主要依靠局扇將回采分段沿脈運(yùn)輸水平的新鮮風(fēng)流送入獨(dú)頭工作面，污風(fēng)通過(guò)局扇作用經(jīng)分層聯(lián)絡(luò)道至本分段充填回風(fēng)井排至上中段沿脈運(yùn)輸平巷，再經(jīng)中段的端部回風(fēng)井回至總回風(fēng)水平，最后排出地表。

3.3.4 采場(chǎng)出礦

崩落后的礦石采用0.75m3的柴油鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)鏟裝礦石后，經(jīng)分層聯(lián)絡(luò)道運(yùn)至脈外的分段沿脈運(yùn)輸平巷旁的采場(chǎng)溜井進(jìn)行下放，將礦石下放至中段運(yùn)輸水平，再經(jīng)中段電機(jī)車運(yùn)輸。

3.3.5 地壓管理

由于是單進(jìn)路回采，在首采中段內(nèi)第一個(gè)分層底部的2m及每個(gè)分層的頂部0.5m范圍內(nèi)需進(jìn)行高強(qiáng)度的膠結(jié)充填，充填灰砂比為1:6，其余部分的充填可以采用尾砂充填，灰砂比為1:20。在首采中段內(nèi)第一個(gè)分層底部2m進(jìn)行高強(qiáng)度的膠結(jié)充填是為了給下部礦體開(kāi)采提供條件，保證下部礦體開(kāi)采在安全的頂板下進(jìn)行回采，在每個(gè)分層頂部0.5m范圍內(nèi)進(jìn)行高強(qiáng)度的膠結(jié)充填是為上分層回采提供設(shè)備運(yùn)行的鋪面，保證上分層回采時(shí)采掘回采設(shè)備的順暢運(yùn)行。

3.3.6 通訊照明

采場(chǎng)通訊照明按照礦山井下作業(yè)要求，在確保生產(chǎn)安全的前提下，一般情況下，運(yùn)輸巷道每間隔5m，設(shè)置照明燈一臺(tái)；天井處每個(gè)平臺(tái)均需設(shè)置照明燈；在巷道條件較差的部分，應(yīng)增加照明燈。同時(shí)，每個(gè)采場(chǎng)都連接有一套完整的通訊裝置。

3.3.7 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

礦山在試驗(yàn)采場(chǎng)位于907m中段II號(hào)礦體20線試驗(yàn)采場(chǎng)使用上向進(jìn)路式分層充填采礦法，采場(chǎng)生產(chǎn)能力為50t/d，比原采礦方法提高19%；采礦貧化率由18%下降到13%，損失率由15%下降到11%，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升明顯。

4 結(jié)論

通過(guò)上向進(jìn)路式分層充填采礦法在丫他金礦907m中段II號(hào)礦體20線試驗(yàn)采場(chǎng)的應(yīng)用，試驗(yàn)采場(chǎng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）采場(chǎng)技術(shù)指標(biāo)得到顯著提升，采場(chǎng)生產(chǎn)能力提高19%，礦石損失率、采礦貧化率分別下降至11%和13%，資源回收率提高。

（2）采場(chǎng)采切及回采作業(yè)施工簡(jiǎn)單，管理方便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度得到明顯改善。

（3）采用充填采礦法后，有效解決了因圍巖穩(wěn)定性差所引起的安全隱患，提高了回采效率。

（4）地壓管理得到改善，隨開(kāi)采深度的增加，改善了留礦法地壓管理難的問(wèn)題。