削壁充填法在開采極薄礦脈中的應用

賴 偉，肖木恩，李文朋

(1.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012;2.靈寶黃金股份有限公司， 河南靈寶市 472500)

削壁充填法在開采極薄礦脈中的應用

賴 偉1，肖木恩1，李文朋2

(1.長沙礦山研究院， 湖南長沙 410012;2.靈寶黃金股份有限公司， 河南靈寶市 472500)

削壁充填采礦法是目前極薄礦脈礦山采用的主要方法之一，分別論述削壁充填采礦法中的長臂式削壁充填法、傾斜分層削壁充填法、上向削壁充填法、扇形上向削壁充填法、機械化削壁充填法等在極薄礦脈礦山中的應用情況及發展趨勢，指出應大力提高礦山機械化水平，以增強生產能力。

極薄礦脈;削壁充填法;分采;機械化

極薄礦脈開采生產能力低、貧化損失大，研究其高產高效的開采方法對目前礦山的形勢具有重要的意義。特別是在我國，極薄礦脈的礦床開采占有一定的比重，研究該類方法對改善礦山企業的經濟效益、提高資源的回收利用、擴大礦山的可采儲量、延續礦山的服務年限等都具有重要的現實意義。本文主要討論削壁充填采礦法在開采極薄礦脈中運用。

1 采礦方法介紹

1.1 長臂式削壁充填法[1，2]

長臂式削壁充填法主要是指回采工作從礦塊一側向另一側全面推進，工作面垂直或者斜交于走向。采場沿走向布置，走向一般長100 m左右，傾向長50 m左右。根據實際情況確定采幅，先把采幅內那部分圍巖用拋擲爆破的辦法拋向采空區，再用控制爆破技術落礦。礦石落在工作面附近，用電耙耙出;將廢石拋在距工作面2 m以外，并充填于空區達到控制頂板的作用。長臂式削壁充填法通風效果好，在頂板不是很穩固時可以選擇礦體較貧的礦石留為礦柱，采礦方法靈活，且采用電耙出礦，比人工出礦效率大大提高。選擇適當的拋擲爆破參數(拋擲角、拋擲距離)是該采礦方法的關鍵，另外合理的確定回采步距以保證適當的控頂距也是保證生產安全的關鍵。在采礦中應監測監控采場的地壓顯現、爆破落礦效果等，做好統計記錄工作。該采礦方法可以在傾角較緩、圍巖穩固性一般的極薄礦體開采中推廣應用。典型采礦方案圖如圖1所示。

圖1 長臂式削壁充填法

1.2 傾斜分層削壁充填法

傾斜分層削壁充填法采場沿走向布置，采場長度50～80 m，斜長50～60 m。在礦塊下盤布置沿脈平巷，下盤階段運輸平巷與沿脈平行。礦塊兩端沿傾向開掘2條人行通風天井。在礦塊中央，隨回采工作面的推進，砌筑1條耙礦上山。回采工作起始于礦塊中央，回采前先在廢石充填體上放置廢膠帶或廢舊的風筒，或者采用混凝土澆注底板，以防巖粉損失，然后以V形傾斜工作面向上推進，使用淺孔鑿巖機鑿巖落礦，電耙出礦，循環作業。落礦時礦石、圍巖分次爆破，削壁的圍巖充填于下部空區。2個工作面一側鑿巖，另一側用電耙將礦石耙往溜井，由下部放礦水平放出運出采場。該采礦方法在采場內能形成循環作業，生產效率較高。由于其采用偽傾斜布置，其使用范圍較廣，可以在緩傾斜、傾斜以致極傾斜的極薄礦脈的開采中推廣使用。典型采礦方案如圖2所示。

1.3 上向削壁充填法[3，4]

該法采場一般沿走向布置，走向長100～200 m，根據采場情況可適當調整，傾斜長50～80 m。在采場的底部掘進1條脈外運輸平巷，可以采用留底柱或者構筑人工底柱的方法做底部結構。在礦塊兩端掘進人行天井(也可用作充填天井)，在礦體中央掘進充填天井，回采中礦石和圍巖分采，采下的礦石用電耙耙向溜井或者用微型鏟運機運出采場，也可在采場中構筑順路天井，縮短運礦距離，提高效率。落礦前要在廢石上鋪設墊板或者構筑混凝土底板，以免精礦粉損失。上向削壁充填法回采中可以運用機械化設備輔助作業，如小型的鑿巖臺車和微型鏟運機，可降低勞動強度和成本，大大提高生產效率。其機械化上向削壁充填法值得推廣運用，主要用于傾斜和極傾斜的礦山中。典型采礦方案見圖3。

圖2 傾斜分層削壁充填法

圖3 上向削壁充填法

1.4 扇形上向削壁充填法[5]

扇形上向削壁充填法采場結構參數為:采場沿走向布置，沿采場走向長30～50 m，沿傾向長為50～60 m，采場寬以礦體厚度確定。采準時先在礦體下盤掘進運輸平巷，并在采場下部掘進切割巷道，采場一端掘進人行井，另一端砌筑順路天井。回采時，先在采場底部構筑人工底柱，然后以電耙點為圓心呈扇形狀推進。鑿巖爆破時多采用7655鉆機，鑿淺孔，每次爆破1.5 m左右，能夠較好的控制貧化損失。回采時先采廢石，采后平整采場，在其上鋪設橡膠帶或者澆注混凝土底板，然后再采礦石，采用小型電耙出礦。該法適用于緩傾斜極薄礦體的開采。典型采礦方案布置如圖4所示。

圖4 扇形上向削壁充填法

1.5 機械化削壁充填法[6]

機械化削壁充填法就是采用機械化裝備進行采礦的1種削壁充填方案。其采場結構參數為:礦塊呈平行四邊形布置，長度為160 m左右，每40 m布置1條礦石溜井，并且在首采和終采回采單元內布置通風、人行天井;階段高50～60 m;出礦采用微型電動鏟運機，其機寬為 0.9 m，確定采幅1.0～1.5 m。采準時首先掘進1條環形聯絡斜坡道至首采礦塊的切割層，然后掘進1條沿脈運輸巷，在首采礦塊的端部掘進1條人行、通風天井之后，最后在采場底部布置人工底柱，開始進行首采礦塊的回采工作。為了控制采幅，回采時落礦分2次進行，炮孔布置呈“之”字形，第一次控制高度為0.5～0.7 m，第二次控制高度為1.2～1.5 m。根據礦體厚度，當厚度小于0.5 m時，回采鑿巖主要用YSP45及 7655型鑿巖機;當礦體厚度大于0.5 m時采用YZF－24型液壓鑿巖臺車鑿巖。隨著回采工作的進行在脈內形成順路斜坡道和順路溜礦井，可節約大量的采準工程。該方法機械化程度高、勞動強度低、出礦能力大、效率高，且回采可以有效控制采幅，降低礦石貧化損失，對提高企業經濟效益具有重要的意義，可以在極傾斜礦體中推廣運用。其采礦方案如圖5所示。

圖5 機械化削壁充填法

2 礦巖分采方式[7]

礦巖分采有2類方式:先采圍巖或者先采礦石，可以根據現場交替使用。根據礦巖接觸、頂底板穩定性以及礦脈的厚度等參數，可以分為如下3種情況。

(1)當礦脈厚小于0.3 m或礦體傾角較小時，應先采圍巖，后采礦石，或礦巖交替分采，如圖6(a)所示。

(2) 當礦脈厚度為0.3～0.5 m，礦脈穩固、礦巖分界面光滑清楚，可采用礦巖交替分采，如圖6(b)所示。

(3)當脈厚大于0.5 m且礦巖接觸面不很清楚或者頂板不穩固時，應先采脈石，后采圍巖，如圖6(c)所示。至于分采圍巖的部位則應根據頂底板圍巖的穩固性而定，如果頂板圍巖不穩固，分采圍巖應是底板圍巖。

圖6 礦巖分采

3 崩落圍巖厚度[8]

削壁充填就是削下部分圍巖充填于空區，創造采礦工作空間，達到穩固頂板的作用和減少廢石運出等作用，當開掘的圍巖正夠采場充填最好。因此，根據采場充填條件，確定合適的開掘厚度是這種采礦法回采中的重要問題。根據礦巖物理性質要使崩落下的圍巖剛好充滿采空區，則必須符合下列條件:

式中:My——采掘圍巖的厚度，m;

Ma——礦脈厚度，m;

Ky——圍巖崩落后的松散系數，取1.4 ～1.5;

κ——采空區需要充填的系數，取0.75 ～0.78。

4 極薄礦脈爆破技術

爆破時，先采的應該采用控制爆破技術，后采的應根據情況確定采用控制爆破或普通爆破落礦法。例如長臂式削壁充填法，先采礦石后崩巖石，則采礦石時應采用控制爆破中的光面爆破技術以及松動爆破技術，以控制采幅和礦石堆的集中度，防止礦石損失貧化;采巖石時應采用控制爆破中的拋擲爆破技術，將采下的巖石直接充填于空區，降低勞動強度及成本。

5 出礦

由于極薄礦脈中采礦礦脈厚度小、采礦空間較小，大型的出礦設備難以在其中工作，出礦多采用小型電耙、小型的鏟運機等，有時還要輔助人工耙礦。目前國內僅有少數的極薄礦脈礦山采用自行無軌設備出礦，效率低，嚴重的制約了極薄礦脈礦山的發展。同時，國內設備質量差，國外設備昂貴，所以在引進國外設備的同時，也應積極開展自主研究，提高自身的能力，促進礦山企業的發展。

6 總結

削壁充填法是一種開采極薄礦脈的有效方法，能夠大大降低礦石的貧化損失率，是目前極薄礦脈礦山采用的主要生產方法之一。

由礦山目前的應用經驗可知，削壁充填法的生產率不高，極薄礦脈的采礦研究應從提高生產效率，提高機械化水平，降低損失貧化，降低勞動強度等著眼，研究適于極薄礦脈開采的鑿巖、運輸等設備。上述幾種采礦方法中的機械化削壁充填法機械化程度較高、采準工程少、掘進速度快、生產能力大，有條件的礦山應盡量采用。

[1] 范永奎.壁式爆力削壁充填采礦法在峪耳崖金礦的應用[J].采礦技術，2006，6(3):184 －186.

[2] 宋 建.斜長工作面淺孔留礦法在急傾斜極薄礦脈開采中的應用[J].金屬礦山，2005，(9).

[3] 賈洪杰.削壁充填采礦法在金廠溝梁金礦的應用實踐[J].黃金，2001，(1).

[4] 陳其府.福建安村金礦削壁充填采礦方法探討[J].采礦技術，2008，8(6):7 －8.

[5] 余 健.扇形推進膠結底板分采充填法在緩傾斜極薄礦脈開采中的試驗研究[J].中國鎢業，1995，(1).

[6] 趙永紅.急傾斜極薄礦脈采礦方法優選研究[J].礦產保護與利用，2006，(2).

[7] 張運良.極薄礦脈采礦方法試驗總結[J].江西有色金屬，1992，(9).

[8] 于金吾.現代礦山采礦新工藝、新技術、新設備與強制性標準規范全書[M].北京:當代中國音像出版社，2005.

2011－02－25)

賴 偉(1985－)，男，研究生，從事采礦工程、難采礦體采礦技術研究，Email:915673059@qq.Com。