下向分層膠結充填采礦法在我國巖金地下礦山的應用

侯志明　王新喬　侯志超

摘 要：下向分層膠結充填采礦法自20世紀中期被應用于我國金屬礦山采礦中，如今早已成為有效應用于礦巖破碎與開采的關鍵性采礦技術之一。在實際過程中，巖金地下礦山開采受地形所累，尤其是當面對形態復雜、破碎難度大的礦石時，所依據的采礦原則與干擾性因素迥然不同。在本文中，筆者首先對于下向分層膠結充填采礦法在我國的技術應用概況進行闡述，然后選取代表性的應用實例（浙江省諸暨黃山金礦）做說明。

關鍵詞：下向分層膠結充填采礦法；黃金礦山；巖金地下礦山

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.076

0 引言

下向分層膠結充填采礦法是自上而下進行的回采，屬于憑借人工混凝土保護所開展的分層回采。在最近幾年，我國采用下向分層膠結填充采礦法的例子有很多，如山東界河金礦、河南前河金礦及山東招遠靈山金礦等?？梢哉f，以科技工作者多年探索與研究為基礎，該項技術取得了顯著突破與發展。

1 下向分層膠結充填采礦法的技術應用概況

在實踐開展的實地應用過程中，基于各地金礦開采不同的現實問題，研究工作者在工藝技術方面獲得了一定成績。

第一，充填作用機理應用研究。以招遠靈山金礦實地開采過程中充填技術在回采中的應用為啟示，總結出了極具價值的技術重點：其一，頂板拉應力會在首次進路未填充及填充但尚未接頂時產生；其二，當分層數目為3-4時，力的作用會在充填體間發生傳遞，而當分層多于4時，力的傳遞影響便可忽略[1]。從這兩點可總結出，第一分層的填充質量把關尤其重要，關系到其他分層受力情況。另外，在對第一分層進行回采時，要選擇楔管式錨桿護頂，間距、排距保持約1m。在確保充填接頂效果較為理想的情況下，可以通過對混凝土頂板受力進行改善操作而提高下一進路的回采安全度。

第二，預留碎礦石墊層薄膜加蓋的應用。在結束每層回采后，為了有效降低高品位粉礦損失，減少爆破震動所引發的對于充填頂層的沖擊影響，提高回采完成后混凝土假頂光滑、平整度及穩定性，需要將0.2-0.3m的碎礦石墊層鋪于進路底板上，隨之加蓋塑料薄膜，并在距其10-15cm處加蓋鋼筋網[2]。

第三，取消吊掛豎筋。在開展河南前河金礦下向分層膠結充填采礦法試驗的基礎上總結出，將之前的在下向分層膠結充填采礦過程中設立吊掛豎筋的方法與未設立吊掛豎筋的施工效果展開對比，發現未設立時更有利于充填工藝的簡化及鋼筋用量的降低，從而使得充填成本大幅度減少。

第四，以黃泥代替水泥鋪蓋于進路充填分層結構中。根據河南前河金礦下向分層膠結充填采礦過程經驗可知，將適量的黃泥加入最上層，降低水泥含量（～63kg/m3、通常所用的砂漿水泥含量>150kg/m3），能夠有效提升料漿流動性，保證充填接頂率，從而實現水泥用量乃至成本的減少[3]。

第五，爆破技術（炮孔布置技術）的更新。同樣根據河南前河金礦下向分層膠結充填采礦過程經驗得出，頂板由綠泥巖、糜棱巖構成，厚度為30-40cm。在對于生產工藝開展研究時，以偏下盤布眼無掏槽非電導爆破管裝置實現爆破，這種設計能夠有效降低爆破震動所引發的對于上盤巖的沖擊，降低了破壞作用，防止了上盤圍巖在震動過程中產生的冒落，從而提升整體安全系數。值得注意的是，要預留臨時護頂礦壁于上盤圍巖中上部，并在結束回采后通過后退刷幫進行回收。

2 下向分層膠結充填采礦法在我國的應用實例（以浙江省諸暨黃山金礦為例）

浙江省諸暨黃山金礦對于不穩固的脈金礦床回采所采用的是下向分層V型膠結充填采礦法，此地脈金礦床受北東東向韌性斷裂所控，富含金、銀、硫、銅等豐富成分，含金量品味約8.8g/t。早在1985年試生產期間，曾以小中段空場法、留礦法進行回采，伴隨著嚴重的回采安全隱患，并使礦石貧化率和損失率分別高達35.6%、30.0%。為了有效提升安全系數，增加經濟收益，自1986年起，便利用下向分層V型工作面膠結充填采礦法開展回采，最終發現通過調整回采方法，整體礦石貧化率和損失率明顯降低，分別為4.34%、6.6%[4]。

該采場長度與中段垂高分別為53.5m、34m，以礦體厚度為整體寬度。進路走向按礦體走向，自上而下，脈內雙格天井為中心，V型工作面采場傾斜度為8-10°。回采工藝過程與第一部分提到的基本類似，唯有根據該礦特殊性選用不同的支護方法、鑿巖、分層回采高度、充填料配比及爆破方法等。另外，該礦每層回采高度分別為2m及2.5-3.0m，靠上、下盤的回采進路寬度范圍為2.5-3.0m，根據礦體厚度決定中間進路寬度（但通?！?m）。特別值得注意的是，第一分層的進路回采支護非常關鍵，所采用的是變徑楔形管式錨桿，針對個別區域另加配鋼筋網支護（0.2m×0.2m）。保障第一分層的充分界定，在回采后，以楔管式對于上、下圍巖展開支護，若存在個別地段空頂距過大，則以報警木立柱輔以支護。最后，采用簡易系統開展膠結充填，主要由混凝土制備站、廢石破碎站、井下運料礦車及下料天井組成。以325°普通硅酸鹽水泥作為充填膠凝材料，骨料以破碎廢石充當，以脫泥尾砂或河砂作為細骨料，所有材料的選擇均符合充填體強度需求。實際充填過程涉及平場、鋪薄膜、鋼筋鋪設及碎石膠結混凝土充填各個環節。

3 總結

下向分層膠結充填采礦法在我國采礦業的引入時間不長，但已經在實踐中展示出了獨有的優越性，廣泛應用于開采工藝復雜、破碎難度大、礦石品位高等的黃金礦體開采中。在本文中，筆者首先針對這一技術的應用概況進行闡述，其次以浙江省諸暨黃山金礦成功應用為案例進行了介紹，以期為行業提供一定借鑒。

參考文獻：

[1]徐飛，何治良，褚洪濤，劉曉亮.上向進路充填法在“三下”礦體開采中的應用[J].有色金屬（礦山部分），2013（05）.

[2]張東煒，熊雪強，趙奎，鐘林傳.復雜采空區處理方案的模糊推理系統[J].有色金屬科學與工程，2012（01）.

[3]趙奎，何文，熊良宵，楊欣，王曉軍.尾砂膠結充填體蠕變模型及在FLAC3D二次開發中的實驗研究[J].巖土力學，2012（S1）.

[4]王曉青.蝕變巖型金礦床采礦方法的比較與研究[J].礦產保護與利用，2002（04）.

作者簡介：侯志明（1986-），工程師，研究方向：采礦。