上向水平進路充填采礦法在吉爾吉斯左岸金礦的應用

佘文遠

（紫金礦業集團股份有限公司，福建 龍巖 364200）

吉爾吉斯奧同克有限責任公司塔爾德布拉克左岸金礦(下稱“左岸金礦”)位于吉爾吉斯共和國丘伊斯克州克明區，礦山采用斜坡道+豎井聯合開拓方式，原設計采用上向分段分條充填法，中深孔崩礦[1]。

由于礦巖穩固性極差，采用上向分段分條充填法時炮孔采場容易垮幫，導致原設計采礦方法并不適用。自2016年開始，左岸金礦開始試驗適合礦山開采技術條件且符合安全高效低貧化損失開采的新的采礦方法。經過近三年來采礦方法試驗研究及生產應用表明，上向進路充填采礦法完全滿足左岸金礦的生產要求。

1 開采技術條件

左岸金礦礦區巖性包括石英-絹云母變質巖、石英-絹云母綠泥頁巖、石英-碳酸鹽巖石、混合巖和閃長-二長巖、石英-電氣石變質巖、角閃巖。各種巖體沿著互相垂直方向上存在著強度和彈性的各向異性，其中大部分礦巖屬極不穩固類型。礦體位于火山環形構造的中央部分，由于受構造斷裂影響，造成多種巖層交錯分布，破環了礦巖的完整性，使巖石和礦石在大多數情況下處于不穩定狀態，近礦圍巖比較破碎，穩定性較礦石差，尤其斷裂帶處圍巖屬極不穩定，受圍巖裂隙滲水影響，極易造成局部垮塌。礦區內賦存于裸露巖石風化節理內的裂隙水和長期存在大型斷面區域上的礦脈水發育，礦體與圍巖無明顯界限，呈漸變關系，主要蝕變有發生于云母片巖-片麻巖層的石墨化和絹云母化，發生于綠頁巖-角閃巖層的混合巖化。

礦區內礦體集中賦存于塔爾德布拉克扭曲帶頂部，與將礦體隔離的綠頁巖和角閃巖礦體共形并受其控制。礦體呈緩傾斜管狀和層狀（細脈狀）產出，走向短，傾斜延伸大，傾向北西，傾角25°～40°左右，礦體厚度為16m～90m。礦體賦存標高1800m～1100m，主要有東礦體、1號主礦體、2號主礦體、深部礦體、北-Ⅰ礦體、北-Ⅲ礦體。礦體與圍巖無明顯界限，呈漸變關系，礦體平均金品位5.82g/t。

2 上向水平進路充填采礦法

圖1 左岸金礦上向水平進路充填采礦法三視圖

根據左岸金礦礦體開采技術條件，選用上向水平進路充填采礦法開采，具體見圖1。將每個分段劃分四個水平分層按自下而上分層順序進行開采，在每個分層內劃分盤區和進路，各進路回采完畢后及時用尾砂膠結充填料進行充填[2]。

2.1 采準切割工程

采切工程主要包括分段運輸巷道及分段聯絡道、溜井和充填回風天井、轉層聯絡道、進路聯絡道等[3]。每個開采中段高48m，由三個分段組成，每個分段高16m。由斜坡道向礦體掘進分段聯絡道，在礦體下盤脈外布置分段運輸平巷，每個分段由1條～3條(根據礦塊長度決定)轉層聯絡道與礦體相連。自轉層聯絡道向礦體掘進分層進路聯絡巷貫穿礦體，將分層礦體劃分為盤區；由分層進路聯絡巷布置回采進路，分層聯絡巷和進路規格均為4.0m×4.0m。為了便于充填接頂，各進路長度原則不超過30m。每條分段運輸巷道負擔上、中、下4個分層，各分層高度4m，上、下相鄰分層采礦進路分別垂直或沿走向交錯布置。由運輸巷道一側自下而上施工人行通風天井，與上中段貫通，人行通風天井內架設充填管路，用于分段進路的充填和回風[4]。

2.2 回采

鑒于巖石穩固性較差，各分層每個盤區劃分為2個步驟依次進行回采，即采用“隔一采一”的方式，將盤區進路分成1步驟～2步驟回采，一步驟回采礦房，二步驟采礦柱，并交替式回采[5]。一步驟采用高灰砂比充填料充填，以保證充填強度，確保二步驟回采工作的安全。一步驟回采工作結束后進行二步驟回采時，為節約采礦成本，采用低灰砂比的充填料進行充填。待第一分層回采完畢且充填體養護結束后，再進行第二分層及以上分層的回采[3]。

（1）鑿巖爆破。鑿巖采用YT－28型氣腿式鑿巖機，每個采場配備2臺鑿巖機，鑿巖效率為60m/臺班，采用起爆器起爆，分段微差爆破。采場內炮孔布置與平巷掘進的布孔方式基本相同，采用楔形掏槽方式，沿巷道中線對稱且傾斜于掘進工作面布置2組共8個同時起爆的裝藥掏槽眼（傾角70°，兩組炮孔孔口水平距離2m，孔底距0.3m）。輔助孔間距取0.6m～0.9m；周邊孔間距取0.5m～0.7m，周邊孔距進路輪廓線取0.2m[3]。采用卷狀炸藥、非電導爆管分段微差爆破，裝藥采用人工裝藥。回采第2步驟時，由于進路旁為膠結充填體，幫眼應距充填體約0.6m，并應減少裝藥量，以免震松及震塌充填體

（2）通風。進路采場通風采用局扇壓入式通風，新鮮風流由φ600 mm風筒經斜坡道→分段聯絡道→分段運輸平巷→轉層聯絡道→進路聯絡道→回采進路導入，沖洗工作面后，污風經進路聯絡道→轉層聯絡道→分段運輸平巷→分段回風井進入總回風巷，最后由總回風井排出地表。為改善采場的通風排塵效果，風筒出風口距迎頭不大于10m[3]。

圖2 采礦進路錨網支護圖

（3）出礦。進路采場內崩落的礦石主要采用斗容為3m3的WJ-3型鏟運機進行出礦。鏟運機鏟出的礦石通過聯絡巷將礦石運輸至采區溜井硐室進行溜礦。

圖3 采礦進路（聯絡道）錨網噴支護圖

（4）進路采場頂板地壓管理。進路采場通風完畢，即可進入采場鑿巖巷道進行安全確認和排險，通過“敲幫問頂”將浮石及時撬掉，進路聯絡道、轉層聯絡道及各采礦進路開口的前5m采用錨網噴聯合支護方式，如圖3示，采礦進路超過5m的部分采用錨網支護方式，如圖2示。錨桿長2.0m，間距1.0m。鋼網采用φ4.7mm鋼筋，網格距100mm×100mm，網片尺寸3m×2m。由于二步驟進路回采會受到相鄰進路充填體滲水影響，礦巖穩固程度較一步驟更差，在生產過程中，要加強實時安全確認與監督，發現安全隱患及時處理。

（5）充填。左岸金礦充填為分級尾砂膠結充填，尾砂由選礦廠分級后通過泵輸送到充填車間尾砂倉內，一般過來的濃度在50%±2%左右，通過沉淀后濃度達到70%±2%方可進行充填。尾砂倉內含有螺旋式造漿管，在充填之前需提前30min～45min進行吹氣造漿。分級砂漿、水泥及水通過各自的供料線按配比要求供至混料漏斗后，進入雙軸攪拌機中及高效活化攪拌機進行兩段攪拌，攪拌制備好的充填料漿（濃度73%±2%）經充填井及井下管道自流輸送至進路采場空區進行充填。充填管路由充填管道豎井（采用φ159×15mm耐磨鋼管及高分子管）、分段運輸平巷及各分層的穿脈運輸巷（采用φ110mm×10mm高分子管）、充填進路（采用φ110mm×5mm高分子管）進入進路采場。充填擋墻采用鋼筋網柔性擋墻，其工期可較混凝土擋墻以及磚擋墻縮短大半以上。為提高充填體濾水，擋墻采用土工布封堵，在進路擋墻口部預先施工收集池，可將各采場充填后產生的泄水經預先敷設的泄水管引入收集池，同時也可防目擋墻滲水或漏漿進入作業場所污染井下作業環境。

待采場支護工作完成后，即可進行采場的充填工作。各分段在第一分層開采進路完成支護工作后，接著進行該分層的鋼筋網鋪設工作，鋼筋網距進路底板約100mm。具體鋪設規格：鋼筋網度1000mm×1000mm，采用φ16mm螺紋鋼。縱橫鋼筋的交叉點位置應用電焊焊接牢固。在連接牢固的鋼筋網上鋪設鋼網片，其中網片鋼筋φ4.7mm、網度100mm＊100mm、規格3m＊2m。Φ4.7mm鋼筋網片與Φ16 mm螺紋鋼搭接處必須綁扎。鋪設的螺紋鋼超出巷道底板兩側寬度各500mm，并沿巷道壁向上卷起，鋼筋網及螺紋鋼伸出擋墻500mm。鋪設完第一分層鋼筋網后，先采用灰砂比為1：4（28天強度不低2.02MPa）的充填料漿膠結充填1.5m高度，中間采用灰砂比為1：8（28天強度不低1.3MPa）的充填料漿膠結充填2.0m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結充填0.5m高度。各分段第二分層～第四分層一步驟進路均先采用1：8的充填料漿膠結充填3.5m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結充填0.5m高度。二步驟一步驟進路均先采用1：19（28天強度不低0.65MPa）的充填料漿膠結充填3.5m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結充填0.5m高度。同一進路用不同水灰比的充填料漿充填時間隔4小時～6小時。為保證充填的接頂質量，各分層進路盡量保持4°～6°的坡度，盡量提高充填濃度，有必要時增加脫水裝置。進路充填管為φ110×5mm普通塑料管。

圖4 進路第一分層底板鋼筋網鋪設圖

圖5 各分層進路充填體結構圖

用掛鉤懸掛在進路頂部，掛鉤間距3.5m，在充填之前，在進路口架設鋼筋網柔性擋墻，擋墻內襯土工布濾水。在上開口處觀察充填已經接頂時，在適當位置鋸斷充填管，停止充填。充填48小時后，拆除擋墻；充填一周后，開始相鄰進路的回采工作。同一分層內各采礦進路充填完畢后，再充填該分層脈內進路聯絡道，封閉分段聯絡道，再進行上分層進路回采工作。

圖6 左岸金礦鋼筋網柔性擋墻現場圖

2.3 技術經濟指標

上向水平進路充填采礦法在左岸金礦試驗成功后，得到了全面推廣和應用，成為全礦主導采礦方法，結合近一年來的生產統計，主要技術經濟指標見表1。由表1可知，上向水平進路充填采礦法的采礦損失率和礦石貧化率較低，生產能力較大，可達到預期效果。

表1 主要技術經濟指標表

3 結論

左岸金礦屬不穩固傾斜厚礦體，可采難度極大。通過在左岸金礦生產應用實踐表明：上向水平進路充填采礦法采用無軌鏟運機出礦，具有生產能力大、回采安全可靠、采礦損失貧化低、作業環境好等優點，該采礦方法完全適合于左岸金礦開采技術條件且符合安全高效低貧化損失開采的要求，各項技術經濟指標均達到預期，單進路采場平均生產能力達到100t/d，采礦損失率6%，礦石貧化率6%，取得了良好的經濟效益，對類似開采條件的礦山也有一定的借鑒應用價值。