脈外上向進(jìn)路充填采礦法在柴胡欄子金礦的應(yīng)用

徐東，范文濤

摘要：柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)高品位5#脈位于區(qū)域成礦構(gòu)造破碎帶內(nèi)，采用淺孔留礦采礦法開采存在采礦損失貧化高、安全性差、生產(chǎn)效率低等問題。基于確保采場(chǎng)作業(yè)安全，控制地壓穩(wěn)定，降低采礦損失貧化及保證采場(chǎng)生產(chǎn)能力等方面考慮，提出了采用脈外上向進(jìn)路充填采礦法回采深部急傾斜中厚破碎礦體，并詳細(xì)論述了采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、采準(zhǔn)工程布置、回采工藝等。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：采用脈外上向進(jìn)路充填采礦法開采，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期，采礦損失率5.5 %，礦石貧化率5.4 %，采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力達(dá)到96.3 t/d，實(shí)現(xiàn)了安全、高效、簡(jiǎn)單、節(jié)約、高回收、低貧損的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：脈外;上向進(jìn)路;充填采礦法;構(gòu)造破碎帶;急傾斜中厚礦體

中圖分類號(hào)：TD853.34 文章編號(hào)：1001-1277（2022）03-0033-03

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20220307

引 言

赤峰柴胡欄子黃金礦業(yè)有限公司（下稱“柴胡欄子金礦”）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市松山區(qū)初頭朗鎮(zhèn)，于1983年開始開采。2008年11月由山東黃金集團(tuán)有限公司收購經(jīng)營，采用豎井-平硐聯(lián)合開拓的方式，淺孔留礦采礦法開采，生產(chǎn)能力達(dá)500 t/d。柴胡欄子金礦由溫家地礦區(qū)、石板溝礦區(qū)等組成。溫家地礦區(qū)5#脈27勘探線—28勘探線礦體品位高，平均傾角大于70°，平均厚度約14 m，屬于典型的急傾斜中厚礦體。隨著開采深度的增加，溫家地礦區(qū)高品位5#脈礦體和圍巖穩(wěn)固性變差，仍沿用淺孔留礦采礦法進(jìn)行開采，存在采礦損失貧化高、安全性差及井下生產(chǎn)效率低等嚴(yán)峻問題[1-2]。因此，亟需一種安全、高效、簡(jiǎn)單、節(jié)約、高回收、低貧損的采礦方法進(jìn)行深部急傾斜中厚礦體的開采[2-4]。

目前，急傾斜中厚礦體的開采已經(jīng)逐漸由空?qǐng)霾傻V法向充填采礦法轉(zhuǎn)變[5-7]，尤其是上向水平分層充填采礦法和上向進(jìn)路充填采礦法。由于各種采掘設(shè)備的進(jìn)步，充填采礦法的采礦效率和工藝也在提高[8-9]。柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)采用脈外上向進(jìn)路充填采礦法對(duì)5#脈采場(chǎng)進(jìn)行開采，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

柴胡欄子金礦溫家地礦區(qū)位于七老圖山北麓，區(qū)內(nèi)主要地質(zhì)構(gòu)造為NEE 向倒轉(zhuǎn)的復(fù)式背斜構(gòu)造與2條北西向的斷裂構(gòu)造。礦區(qū)巖石以角閃石巖、閃長巖和花崗巖為主，區(qū)內(nèi)礦石密度2.84 t/m3，巖石密度2.75 t/m3，濕度2.6 %～3.0 %，硬度8.10，礦石結(jié)塊性和可黏性弱，松散系數(shù)1.6，未發(fā)現(xiàn)較大溶洞。

本文選擇在溫家地礦區(qū)14中段5#脈140528采場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)采場(chǎng)位于27勘探線—28勘探線。采場(chǎng)走向長度約80 m，平均厚度約14 m，礦體走向109°，傾向100°，傾角約75°，平均品位3 g/t，屬急傾斜中厚礦體。礦體本身穩(wěn)固性較好，礦體上盤為玢巖，且有破碎帶，采場(chǎng)暴露面積及暴露時(shí)間受到限制;下盤為大理巖，有F1斷層，穩(wěn)固性較差。

2 采礦方法選擇

溫家地礦區(qū)5#脈140528采場(chǎng)礦體屬急傾斜中厚礦體，該類礦體具有礦體傾角大，礦體厚度變化較大，礦巖穩(wěn)固性較差等特點(diǎn)。根據(jù)礦體的開采技術(shù)條件，以及已有急傾斜中厚礦體的采礦方法經(jīng)驗(yàn)，提出淺孔留礦采礦法、脈內(nèi)上向水平分層充填采礦法和脈外上向進(jìn)路充填采礦法等采礦方法，其優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。

由表1可知：脈外上向進(jìn)路充填采礦法適用于礦巖不穩(wěn)固、品位較高礦體的開采，具有回采安全、高效等優(yōu)點(diǎn)，因此選擇該方法作為140528采場(chǎng)礦體的開采方法。其標(biāo)準(zhǔn)方案見圖1。

3 脈外上向進(jìn)路充填采礦法

3.1 采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

該方案將礦體劃分為采場(chǎng)，從下往上分層連續(xù)開采，進(jìn)路寬4 m，進(jìn)路長度為采場(chǎng)走向長度。采場(chǎng)沿礦體走向布置，采場(chǎng)長60 m，寬為礦體厚度，沿礦體走向在采場(chǎng)內(nèi)布置3～4條進(jìn)路;階段高度40 m，進(jìn)路分層高度3.5 m，不留設(shè)底柱，頂柱3～5 m。

3.2 采準(zhǔn)工程布置

采場(chǎng)采用下盤脈外分段平巷分段出礦和溜井集中出礦的脈外無軌采準(zhǔn)方式。平行礦體下盤邊界布置分段運(yùn)輸平巷，各分段運(yùn)輸平巷通過聯(lián)絡(luò)道與主斜坡道相通。采場(chǎng)分層聯(lián)絡(luò)道將分段運(yùn)輸平巷與采場(chǎng)相連，溜井聯(lián)絡(luò)巷與中段集中出礦溜井相連，從而構(gòu)成盤區(qū)下盤脈外無軌采準(zhǔn)系統(tǒng)。為便于出礦，重車上坡的坡度不超過15 %，空車上坡坡度不超過21 %，以此為依據(jù)進(jìn)行分段平巷設(shè)計(jì)和采準(zhǔn)工程量優(yōu)化。

由圖1可知，采場(chǎng)下部不留底柱，從中段底板開始回采，回采后在底板上構(gòu)筑鋼筋混凝土假底，上部留3～5 m的頂柱，待中段回采結(jié)束后統(tǒng)一回采。采準(zhǔn)切割工程量見表2。

3.3 回采工藝

在回采時(shí)，從下往上分層連續(xù)開采，采場(chǎng)內(nèi)每分層以進(jìn)路形式間隔回采，采場(chǎng)內(nèi)各進(jìn)路回采并接頂充填后轉(zhuǎn)入下分層回采，直至回采至頂柱進(jìn)行接頂充填。頂柱待整個(gè)中段內(nèi)所有采場(chǎng)回采充填養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行回采。

1）鑿巖爆破。采用液壓鑿巖臺(tái)車進(jìn)行機(jī)械化鑿巖，以增加鑿巖效率。進(jìn)路回采屬于掘進(jìn)式回采，炮孔布置與平巷掘進(jìn)布孔方式基本相同，采用楔形掏槽方式首先形成爆破自由面。掏槽孔炮孔排距0.5 m，炮孔與工作面夾角為85°，孔底保持0.1～0.2 m的距離;輔助孔間距取0.6～0.9 m;周邊孔間距取0.7 m，周邊孔距進(jìn)路輪廓線0.2 m;掏槽孔深3.2 m，底孔深3.2 m，其余孔深3.0 m。

2）采場(chǎng)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由斜坡道進(jìn)入中段或分段平巷，再從中段或分段平巷通過分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)，清洗工作面后的污風(fēng)經(jīng)充填回風(fēng)井排到中段運(yùn)輸巷，最后經(jīng)回風(fēng)井排至地表。由于進(jìn)路回采為獨(dú)頭掘進(jìn)工作面，當(dāng)進(jìn)路施工時(shí)必須加裝局部通風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)，風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)裝置安設(shè)在離掘進(jìn)巷道進(jìn)口10 m以外的進(jìn)風(fēng)側(cè)巷道中。每次爆破后，必須經(jīng)過30 min通風(fēng)之后，人員才可進(jìn)入采場(chǎng)繼續(xù)作業(yè)。

3）采場(chǎng)支護(hù)。采場(chǎng)爆破并經(jīng)過充分通風(fēng)排除炮煙后，需要進(jìn)行浮石檢查和撬毛作業(yè)。檢撬作業(yè)從采場(chǎng)口開始，由外向里，最后進(jìn)行工作面的檢撬、撬毛，撬毛工作結(jié)束后才可進(jìn)入采場(chǎng)檢查頂?shù)装灏踩闆r及落礦情況，并進(jìn)行采場(chǎng)支護(hù)。采場(chǎng)支護(hù)以管縫式錨桿為主。支護(hù)網(wǎng)度視采場(chǎng)穩(wěn)定性具體而定，采場(chǎng)穩(wěn)定時(shí)可適當(dāng)增加錨桿網(wǎng)度。

4）采場(chǎng)出礦。礦房內(nèi)的出礦主要在采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷和分段平巷中進(jìn)行。落下礦石堆積于采場(chǎng)的水平底板上，采用柴油鏟運(yùn)機(jī)等無軌設(shè)備在采場(chǎng)內(nèi)將崩落礦石鏟出，經(jīng)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)巷、分段運(yùn)輸平巷與溜井聯(lián)絡(luò)道運(yùn)至各分段溜井口，并將其倒入溜井內(nèi)，經(jīng)過下盤階段運(yùn)輸巷，統(tǒng)一提升至地表。

5）采場(chǎng)充填。

每條進(jìn)路回采完畢后，立即進(jìn)行充填準(zhǔn)備，充填準(zhǔn)備主要是砌筑充填擋墻，并留好泄水檢查孔，鋪設(shè)充填管線等。待所有準(zhǔn)備工作完成后，即可對(duì)已采進(jìn)路進(jìn)行充填。充填分為一步采充填和二步采充填：一步采充填采用膠結(jié)充填，二步采充填采用非膠結(jié)充填。為確保礦石頂柱的回收，第一分層所有進(jìn)路均用膠結(jié)充填料充填。

3.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

由試驗(yàn)采場(chǎng)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見表3）可知，脈外上向進(jìn)路充填采礦法采礦回采率高、礦石貧化率低，回采充填作業(yè)強(qiáng)度大，但采用高效的鑿巖臺(tái)車和鏟運(yùn)機(jī)出礦提高了采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié) 論

1）溫家地礦區(qū)14中段5#脈礦體屬急傾斜中厚礦體，其上盤存在破碎帶，暴露面積受限，下盤存在斷層，穩(wěn)固性較差，礦體開采難度大，較適于采用脈外上向進(jìn)路充填采礦法開采。

2）脈外上向進(jìn)路充填采礦法的采場(chǎng)暴露面積小，進(jìn)路隨回采進(jìn)行接頂充填，降低了礦體開采時(shí)的風(fēng)險(xiǎn);鑿巖機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等機(jī)械化裝備的使用，提高了工作效率，節(jié)約了勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

3）經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用，脈外上向進(jìn)路充填采礦法的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期，采礦損失率5.5 %，礦石貧化率5.4 %，采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力達(dá)到96.3 t/d，有效完成了生產(chǎn)任務(wù)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 唐振江，王文茂，李施慶，等.上向水平進(jìn)路充填采礦法在嵩縣金礦的應(yīng)用[J].黃金，2019，40（2）：39-41，45.

[2] 李夕兵，黃麟淇，周健，等.硬巖礦山開采技術(shù)回顧與展望[J].中國有色金屬學(xué)報(bào)，2019，29（9）：1 828-1 847.

[3] 丁明龍，宋衛(wèi)東，江國建，等.上向水平進(jìn)路充填采礦法在大尹格莊金礦的試驗(yàn)研究[J].有色金屬（礦山部分），2013，65（6）：6-8.

[4] 李永輝，顧生春，王海文.機(jī)械化上向水平分層充填采礦法在哈圖金礦的應(yīng)用[J].黃金，2019，40（12）：32-35.

[5] 王志惠，張傳柱，朱明坤.上向水平分層干式充填采礦法在黑嵐溝金礦的應(yīng)用[J].黃金，2019，40（11）：39-42.

[6] 周述峰，公培森，宋恩祥，等.下向進(jìn)路充填采礦法在嵩縣山金的應(yīng)用[J].黃金，2020，41（5）：36-39.

[7] 熊國雄，趙雄文，盧波，等.上向水平進(jìn)路充填法在銅綠山礦的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2012，27（11）：4-6.

[8] 何洪濤，周磊，王湖鑫.上向水平進(jìn)路充填采礦法在和睦山鐵礦的應(yīng)用研究[J].有色金屬（礦山部分），2012，64（1）：13-16.

[9] 李湘洋，宋衛(wèi)東，楊勇，等.焦家金礦下向進(jìn)路充填采礦法人工假頂優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].黃金，2020，41（1）：30-33.

Application of out-of-vein upward approach filling mining method in Chaihulanzi Gold Mine

Xu Dong1，F(xiàn)an Wentao2

（1.Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.，Ltd.; 2.Xilin Gol League Shanjin Baiyin Hubu Mining Co.，Ltd.）

Abstract：The high-grade 5# vein in Wenjiadi mining area of Chaihulanzi Gold Mine is located in the fracture zone of regional ore-forming structure.The short-hole shrinkage mining method is faced with the problems of high mining loss and dilution，poor safety，low production efficiency.Based on the considerations to ensure the safety of stope operation，control the stability of ground pressure，reduce mining loss and dilution and ensure stope production capacity，the out-of-vein upward approach filling mining method is put forward to extract the steeply inclined medium-thick broken ore body in the deep part.The stope structure parameters，mining preparation engineering layout，and mining technology are discussed in detail.The industrial test results show that by using the out-of-vein upward filling mining method，the main technical and economic indicators live up to the expectations，the mining loss rate is 5.5 %，the ore dilution rate is 5.4 %，and the comprehensive production capacity of the stope reaches 96.3 t/d，achieving the goals of safety，high efficiency，simplicity，economy，high recovery and low dilution.

Keywords：out-of-vein;upward approach;filling mining method;tectonic fracture zone;steeply inclined medium-thick ore body