采礦方法選擇研究與應用

姜亞南 張戰勝 董迎春

(山東金洲礦業集團 金青頂礦區有限公司，山東 乳山264501)

金青頂礦區采用豎井盲豎井聯合開拓，機械通風，已形成側翼對角式多級機站通風系統。 主要采礦方法有無底柱淺孔留礦采礦法，分段段淺孔留礦采礦法、 上向水平分層充填采礦法和削壁充填采礦法，其中無底柱淺孔留礦法的使用比例達80%-90%。

目前，金青頂礦區垂直采深達805 米，最大開拓深度90 米，逐漸邁入深部開采的行列開采過程中，地壓顯現特征明顯，活動強烈，嚴重危及井下作業人員、管理人員和設備設施的安全。

1 金青頂礦區地壓顯現特征

金青頂礦區開采過程中地壓活動的表現方式主要有兩個方面。一是，井巷工程的破壞，包括∶豎井井筒和天井圍巖受壓破壞導至浮石多，運輸巷道、出礦進路出現底鼓、片幫、頂幫碎裂和劈裂等現象。 二是，采場上盤圍巖沉幫，頂板冒落。 近年來，隨著開采深度和開采范圍的不斷擴大，沉幫現象更加突出，無底柱淺孔留礦法采場上盤圍巖沉幫量在某些采場達到1／2-3／4，有時連續沉幫長度可達20-30 米。 巖爆現象較少出現。

2 圖礦區地質及礦床地質特征

2.1 礦區地質特征

金青頂礦區位于膠東隆起東部的牟平一文登隆起南緣，牟平一乳山金礦成礦帶中部。

（1）斷裂。 區內斷裂發育，以北北東向為主，縱貫全區，長20 余公里，是區內重要的控礦構造，走向5°-25°，傾向多為南東，傾角75°-90°，單條斷裂寬1-20 米。 斷裂具有多期多次活動特點，以壓扭性為主，局部具張扭性特征，屬復合性結構面。 其次，北東、北西、北東東向斷裂也較為發育，規模較小，長數十米至數百米，寬1～5 米，斷裂內常充填含金硫化物石英脈。

（2）花崗巖。區內出露面積最大的巖漿巖為昆崳山花崗巖，分布于牟平、乳山、文登境內，呈北北東向展布，面積達1230 平方公里。

（3）脈巖。區內脈巖發育，主要有花崗閃長斑巖、閃長玢巖、煌斑巖等，尤以煌斑巖規模最大。 煌斑巖走向多為25°-30°傾向南東或北西，傾角70°-80°，延長數十米至近千米，寬數厘米至數米不等。 煌斑巖遇水或暴露后易風化，故其強度較低，易使巷道冒頂或邊幫滑塌，采場上盤圍巖沉幫。

2.2 礦床地質特征

經坑探和生產證實，礦區有十個礦體，工工號為主礦體，其次為I號、Ⅳ號礦體，其余均為零星小礦體(平行主礦體兩側)。

II 礦體概概況。 II 號礦體呈脈狀產出，以含金黃鐵礦石英脈為主，賦存于4-19 線間F3 斷裂的轉彎處，賦存標高／120m～807m；長140-470 米，厚度1.5-2.5m，最大厚6.7m∶產狀為N20°E／SE／85°～90°。 礦體沿走向和傾向均呈反“S”型，上下兩端比中部舒緩，剖面上比平面上開闊，深部礦體反“S”型形態更舒緩，趨于平直。 礦體賦存于斷裂產狀由緩變陡處和走向拐彎處。

坑道涌水。礦區地下水不發育，坑道涌水主要來自于構造裂隙水，即控礦斷裂F3 脈狀含水帶。F3 含水帶貫穿全區，寬15-20 米，總體走向20°，傾向南東，傾角75°-90°。目前，坑道正常涌水量4646m3／日，最大涌水量6329m3／日。圍巖及圍巖蝕變。區內礦體圍巖蝕變較為發育，原巖為花崗巖時，蝕變為鉀化、硅化、絹云母化和高嶺土化及黃鐵礦、黃鐵礦絹英巖化；原巖為斜長角閃巖、片麻巖時，蝕變為綠泥石化、絹云母化及硅化、黃鐵礦化。它們主要分布在礦體兩側。蝕變產物多為泥狀，充填在礦體與圍巖之間，致使圍巖與礦體之間無任何粘結力，對礦體的穩定性具有較大的影響。

3 金青頂礦區地壓控制方法

在地壓控制方面，我們逐漸形成了一套具有本礦特色的控制地壓的方法。 具體實施方案為∶施工人工混凝土假底和人工混凝土間柱形成類框架結構支撐地壓；強采強出，采用廢石和尾砂、水泥膠結充填采空區；合理布置回采采場，并搭配使用不同類型的采礦方法，控制采礦擾動產生的地壓活動； 采用光面爆破和多種支護方式來控制井巷幫、頂的破壞及采場上盤圍巖沉幫和頂板冒落。

4 人工混凝土假底、混凝土間柱的施工

金青頂礦區采用下行式階段開采，段高50 米。 采準作業完成后，在脈內平巷施工人工混凝土假底，然后根據礦塊和間柱的總體規劃布置，先回采間柱，間柱采空區采用塊度350mm 左右的廢石和混凝土澆灌形成人工混凝土間柱。人工混凝土假底和人工混凝土間柱連接在一起形成類框架結構支撐地壓。 人工混凝土假底的施工。 在脈內平巷挑頂1.5-1.澆米高，將礦石清理干凈，露出礦體和圍巖，并用水沖刷干凈，排除浮石；在脈內平巷兩幫放腰線(離底板1.6 米高)，沿走向每隔5-10 米放一組，用來丈量假底厚度，按設計要求放錨桿眼(∮3 澆一42mm)，間距1.0 米，眼深1.澆米，并 將2.0 米 長、∮36mm 圓 鋼錨桿楔入 錨 桿眼，錨桿外露0.2 米；在外露的錨桿上部置、綁扎、焊接鋼筋網，鋼筋網用∮10mm、∮14mm、∮18mm 三種型號的圓鋼編織而成，并用∮21.5mm 鋼絞線將鋼筋網吊掛在幫上；機械攪拌、澆灌混凝土，邊澆灌邊灑鋼纖維，用振動棒搗實。設計混凝土標號為200 號，采用425 號普通硅酸鹽水泥，重量配比為水∶水泥∶砂∶石子0.6∶1∶.14∶4.22。砂選用中砂，含雜質(泥)量越少越好，石子粒徑25-60mm，針片狀顆粒的含量按重量計不超過15%。

5 采礦方法選擇

我礦已成熟使用的采礦方法有無底柱淺孔留礦采礦法、分段淺孔留礦采礦法、上向水平分層充填采礦法和削壁充填法根據礦區地質條件的差異和承壓區的分布特征，在不同的區段采取與之適合的采礦方法，最大限度的降低地壓活動的范圍和強度得同時，采取強采強出措施，減少采空區的暴露時間，減緩了地壓的釋放速度；采取廢石和尾砂、水泥膠結充填采空區，切斷了地壓的多向傳遞。

光面爆破的應用為了增強井下作業的安全可靠性，我礦在井巷掘進中推廣使用光面爆破技術。光面爆破有利于使井巷形成規則的斷面形狀，降底了爆破震動和沖擊波對圍巖的破壞，保證了圍巖的穩固性，提高了井巷的承壓能力。

6 井巷及采場支護形式

根據其破壞形式及破壞程度，井巷支護主要采取錨桿支護、錨網支護或噴錨網支護，局部采用澆灌混凝土或鋼支架支護。

錨桿為管縫式錨桿、漲殼式錨桿和左旋螺紋鋼樹脂錨桿，錨桿長度為1.3 米、1.6 米和2.2 米。鋼筋網采用10# 鋼絲編織成網，網的規格為1.2×2.2m(寬應長)，網度為50×50mm。 采場支護主要是采用左旋螺紋鋼樹脂錨桿永久支護。 錨桿長度2.2 米，直徑∮20mm，錨桿的間、排距為1.5-1.澆米，錨桿眼角度不低于60°。采用可遠程操作的螺旋支架(已申請專利)臨時支護采場頂板以控制局部頂板冒落。