上向分層充填采礦法在金屬礦的應用及優勢

郭榮魁 段恒甲

云南黃金礦業集團股份有限公司 云南 香格里拉 674400

不同的礦山在開采過程中應總分思考其開采裝備水平、技術管理水平、經濟條件等多方面因素，合有效結合多種采礦技術，理選擇礦山開采方法，保證采礦工作安全可靠，盡量降低經濟成本，提高經濟效益[1]。

某金屬礦礦寬體總體呈脈狀，傾角60～80°，走向在340～50°之間，礦體厚度最薄為3 m，最厚為25米。此礦山的礦物礦石組成主要成分為磁鐵礦，比較穩固；盤圍巖組成不穩固，主要為蛇紋大理巖、黑云化濕片巖、蛇紋巖；下盤圍巖比較穩固，主要包括透輝變粒巖、磁鐵透輝巖等。因為地表不允許塌落，所以采用豎井進行礦床開拓，開采方法應用充填采礦方法。

一、上向分層充填采礦法的提出

在開采前期，應依據礦山開發利用方案明確的采礦方法，礦房回采方法為兩步回采。

在礦房開采過程中出現了以下三方面問題:一是回采一步礦房完成之后的膠結充填方法為m(尾砂):(膠固粉)，其配比為1:6～1:4，此方法成本較高，浪費了經濟資源；二是圍巖塌落之后，礦房暴露面積明顯增加，導致礦房不能較好控制采礦高度，在中段二步回采以及此礦區地壓的管理工作帶來了很大安全隱患；三是上盤圍巖巖石的穩固性較低，在大量放礦的過程中，礦房大聲垮塌，大量廢石混入，導致礦石開采率降低。結合此礦山的是實際情況，并綜合思考上下盤圍巖、經濟成本、貧化率以及損失等多種因素，之后采用上向分層充填采礦法開采礦床。

二、礦房的采準工程布置、結構參數以及采礦工藝

施工的技術參數主要包括:炮孔直徑在40～45 mm之間，釬頭直徑在38～40 mm之間，孔距在0.8～1.3 m之間，最小抵抗線在0.8～1.2 m之間，孔深在2.0～3.0 m之間。應用2號巖石炸藥進行爆破。

中段高度為50 m。如果礦體的厚度小于15 m，礦房的走向布置選擇沿礦體走向，礦房長度為礦體厚度，寬度為12.5 m，每個礦房之間設置兩個安全人行通道，其位置分別在礦體的下盤脈外和脈內；如果礦體的厚度超過15 m，礦房的走向布置選擇垂直走向，礦房長度在30～40 m之間，寬度為礦體厚度。礦房分層高度為5 m，上向分層回采過程中，順路將泄水井和鋼溜井架設完畢。

礦房每次回采的落礦高度通常保持在2.0～2.5 m之間，回采方向為從下至上，崩落的礦石通過鋼溜井—振動放礦機—主提升井的環節，最后經由罐籠將其提升到地表面的礦石堆場。

三、充填工藝

本次采礦使用的充填材料選擇全尾砂加膠固粉。膠固粉尾礦砂漿與水泥相比具有離析現象較弱、脫水時間較短的優點，所以此種充填材料對對周圍環境的污染也得到了有效控制，明顯減少。

實驗結果顯示，充填試塊強度與膠固粉添加量又密切關系。當充填料漿的濃度一致時，膠固粉的添加量越多，試塊的單軸極限抗壓強度也越高，在保證充填體強度的基礎上，保證灰(膠固粉)砂(礦尾砂)的配比合理，對于降低充填成本和提高充填質量有重要意義[2]。鑒于此，應依據采場回采具體工藝要求充填體強度的具體標準對灰砂配比進行合理調整。除了膠固粉添加量因素，充填料漿的濃度也會影響充填試塊的強度。在灰砂配比一致時，充填料漿的濃度越高，充填試塊的強度也越高。在相同的可比條件下，此因素對試塊強度的影響要明顯高于充填料漿濃度因素的影響。結合某金屬礦場的具體要求標準，通過塌落度測定、料漿濃度、尾砂沉降試驗以及試塊抗壓強度等對充填指標進行合理選擇。

(一)充填材料。采空區充填料為灰砂質量比=1:4～1:12的尾礦和膠固粉膠結砂漿，充填料漿的濃度在60～65%之間。分二步充填，每次分層充填的高度在2～2.5 m之間，先使用1:12的灰砂質量比進行充填，預留出0.5 m之后再使用1:4的灰砂質量比進行充填。

(二)充填步驟。首先使用毛石砼砌封堵墻。在防堵之前應保證人行安全通道暢通。如果礦房分層巷道與充填高度交錯，必須密閉封堵分層巷道。

其次，進行電焊焊接，并順路將鋼溜井架設好。鋼膜的直徑最大不超過2 m，一般為1.5 m，厚度為10 mm，每節高度大約為1.0 m。鋼溜井必須可靠牢固，并在其外壁將部分預埋件焊接完成。

接下來將充填管的各種配件安裝好。在膠結充填礦房的分層過程中，先使用1:12的灰砂質量比進行充填。

最后充填膠結面。

四、采用上向分層充填采礦法的優勢

首先，上向分層充填采礦法解決了采場貧化率降低的問題。原有的采礦方案中，極易造成邊幫頂板發生垮塌，礦房在采礦過程中因為上下盤和房頂板的暴露面積較大，導致貧化嚴重。實踐表明，礦場的采礦過程中，在礦房頂板地壓管理礦房預留點柱以及減少邊幫圍巖的暴露面積具有非常重要的作用[3]。采用上向分層充填采礦法后，有效解決了礦房頂板穩固性較低問題，貧化率明顯降低。

其次，上向分層充填采礦法有效保障了礦塊地壓安全管理工作質量。原采礦方案屬于事后充填采礦方法，在采礦過程中，優于大量廢石混入、頂底盤圍巖不穩固，采場邊幫的暴露面積也較大，因此采用措施進行充填，可以有效減少地壓施工狀況。

此外，上向分層充填采礦法還提高了礦塊的回采率。原采礦方案中采用二步回采、一步膠結充填方案，但是在實際過程中，因為多種因素影響，礦房部分礦石尚未被采出。而應用此采礦方法后，圍巖垮塌范圍和時間均得到有效控制，礦塊的回采率明顯提高。

結束語

總而言之，在金屬礦中應用上向分層充填采礦法，不僅保證的充填料脫水充分，還可以保證充填料對擋墻壓力充足，礦房充填分二步進行，更加可靠、實用和簡單，值得進一步發展和完善。