上向進路式分層充填采礦法在丫他金礦的研究應用

史繼佳，李 嘯，李恩翀，董 鵬

（1.貴州華金礦業(yè)有限公司，貴州 黔西南 552203；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

急傾斜薄礦體在我國金屬礦山，特別是金礦床開采中占有很大比重。由于成礦因素及其他一些地質因素的影響，這類礦體通常厚度較薄，同時，其礦脈也比較復雜，多分枝且走向不明，與周邊圍巖的界限不好確認。這些因素導致在回采的過程中，礦體圍巖不好控制，爆破過程中，廢石混入率較大，采礦經濟技術指標也因此較低；同時，鑒于礦體的厚度，通常作業(yè)空間狹小，在以往的開采過程中，大多數(shù)礦山采用留礦法開采，預留部分礦石控制地壓，人員站在礦石堆上進行下一步作業(yè)，這也造成了一定的安全隱患。

貴州華金礦業(yè)丫他金礦由于丫他金礦的礦體屬于多條分支礦體，礦體厚度區(qū)間變化較大，且礦體整體厚度不大，礦圍巖不穩(wěn)固。為更好的回收利用該礦資源，保證回采過程中的安全，增加礦山經濟效益，該礦決定對原有采礦方法進行變更。為此在丫他金礦907m中段II號礦體20線試驗采場進行上向進路式分層充填采礦法試驗，經對該試驗采場進行驗收后發(fā)現(xiàn)，礦石回收率明顯提高，損失貧化率明顯降低生產能力及安全性也得到明顯好轉。

1 地質工程概況

貴州華金礦業(yè)丫他金礦位于貴州省西南（黔西南州）邊陲、靠近廣西壯族自治區(qū)的冊亨縣。丫他金礦基本查明的42個金礦體分布在長1700m，寬800m的范圍內。礦體規(guī)模、產狀變化較大，礦體沿走向長度50m～690m、傾向沿深20m～230m，真厚度0.80m～6.25m，平均品位1.50g/t～10.73g/t。但由于礦巖穩(wěn)固性較差，大部分老巷道已經報廢或坍塌，因坑道已封閉，人員不能進入，嚴重的制約了采礦效率，并形成了較大的安全隱患，因此，2019年初，丫他金礦擬采用充填采礦法進行回采。

2 礦山開采現(xiàn)狀

由于礦區(qū)開采歷史較長，2013年6月，盛屯礦業(yè)在收購貴州華金礦業(yè)有限公司后組織技術人員對礦區(qū)內的老巷道及采空區(qū)進行實地調查，同時也向礦山原有的技術人員進行了訪問，據了解，礦山在2004年以前2004年～2011年主要采用地下開采，由于礦、圍巖穩(wěn)定性差，之前掘進的巷道大部分已經坍塌，主要采用的采礦方法為空場法（留礦法），2011年至今，華金公司經過近3年（2013年～2016年）的地表觀測，地表未出現(xiàn)過沉降變形，公路也一直處于穩(wěn)定狀態(tài)，未出現(xiàn)變形、開裂等現(xiàn)象。初步認為，由于圍巖穩(wěn)定性差，原地下開采的采空區(qū)頂板已經自然塌落，原采空區(qū)已經被填滿。

該采礦方法隨礦山開采深度不斷增加，地壓管理愈發(fā)困難，且礦脈厚度變化嚴重，采場損失貧化難以控制。

3 上向水平分層干式充填采礦法

經現(xiàn)場考察，確定試驗采場位于907m中段II號礦體20線。

3.1 礦房結構

圖1 采礦方法三視圖

試驗采場沿走向布置，礦塊沿礦體走向連續(xù)布置，礦塊長度80m，中段高度40m，中段內劃分為三個分段進行回采，每個分段又劃分為4個分層進行回采，分層采高為3.33m，進路寬度為礦體厚度。采礦方法三視圖如圖1所示。

3.2 采切工程

中段沿脈運輸平巷和分段平巷沿礦體走向布置于礦體下盤，沿走向每隔80m在礦塊中部從分段沿脈運輸平巷開掘分層聯(lián)絡道至礦體上盤，溜井及回風天井布置在礦體下盤圍巖中，負責礦石的下放及采場回風。回采時以回采進路為自由面進行進路式開采，不再布置專用切割工程。進路從礦塊中部向兩端開掘，將工作面數(shù)提高一倍，以達到提高中段生產能力的目的。采用沿脈裝車的布置方式，礦塊內每個分段細分為4個回采分層逐層向上進行回采和充填作業(yè)。各分段崩落礦石通過0.75m3的柴油鏟運機鏟裝，運至采場溜井下放至中段運輸水平。各分段沿脈運輸平巷通過斜坡道聯(lián)道與斜坡道連通，形成人員、無軌設備的進出通道。

為確保采場內通風和充填的暢通，且能節(jié)省采切工程量，在分段沿脈平巷附近開掘人行通風井和充填回風井，人行通風井從中段沿脈平巷至第三個分段水平，而充填回風井則從第一個分段至上中段沿脈運輸水平。回采工作面為獨頭進路，故工作面的新鮮風流通過局扇從分段沿脈運輸平巷引入，污風經局扇作用經分層聯(lián)絡道回至本分段充填回風井處，再經充填回風井回至上中段沿脈運輸平巷至中段端部回風井。

3.3 回采工藝

3.3.1 回采順序

鑿巖機采用沈陽產7655型鑿巖機，F(xiàn)T160型氣腿，鋃YG-15硬質合金一字型釬頭，直徑38mm，刃角90°，釬桿為六方形空心鋼釬，長度2m，風壓在0.68Mpa，水壓0.2Mpa～0.3Mpa。由拉底空間開始上向打孔，每分層回采高度按2m依次分層爆破回采。為有效降低采場采礦貧化率，在每一分層回采結束后，于采場內鋪設舊膠布，回收粉礦，防止混入廢石。接著在相鄰采場之間砌筑混凝土隔墻，隔墻厚度取1.0m，再進行廢石充填。待礦房礦石回采完畢后，結合礦區(qū)和中段規(guī)劃，再回收底板3.5m厚的礦石。

3.3.2 鑿巖爆破

鑿巖時，按設計參數(shù)配置好斷面形狀，在工作面上布置各種炮孔，如掏槽孔、輔助孔、周邊孔等，用鑿巖鉆孔設備YTP26按事前設定好的鉆孔深度和角度鉆鑿各種炮孔，然后裝藥爆破落礦。采用光面爆破進行回采作業(yè)。光面爆破的特點是沿設計的井巷斷面輪廓線布置孔距較小的炮孔（a=0.8W），并采用小直徑藥卷，空氣間隔裝藥或不耦合的連續(xù)裝藥，在掘進斷面內主炮孔爆破后再起爆光面孔。最小抵抗線0.85m～1.02m，炮孔間距0.85m～1.53m；光面孔孔間距0.68m～0.816m。采用人工裝藥，炸藥為卷藥。起爆采用非電起爆系統(tǒng)，即采用起爆器+起爆針直接引爆導爆管的方式起爆，爆破的最大合格塊度為350mm。

3.3.3 采場通風

由于回采進路為獨頭巷道，采場通風主要依靠局扇將回采分段沿脈運輸水平的新鮮風流送入獨頭工作面，污風通過局扇作用經分層聯(lián)絡道至本分段充填回風井排至上中段沿脈運輸平巷，再經中段的端部回風井回至總回風水平，最后排出地表。

3.3.4 采場出礦

崩落后的礦石采用0.75m3的柴油鏟運機出礦，鏟運機鏟裝礦石后，經分層聯(lián)絡道運至脈外的分段沿脈運輸平巷旁的采場溜井進行下放，將礦石下放至中段運輸水平，再經中段電機車運輸。

3.3.5 地壓管理

由于是單進路回采，在首采中段內第一個分層底部的2m及每個分層的頂部0.5m范圍內需進行高強度的膠結充填，充填灰砂比為1:6，其余部分的充填可以采用尾砂充填，灰砂比為1:20。在首采中段內第一個分層底部2m進行高強度的膠結充填是為了給下部礦體開采提供條件，保證下部礦體開采在安全的頂板下進行回采，在每個分層頂部0.5m范圍內進行高強度的膠結充填是為上分層回采提供設備運行的鋪面，保證上分層回采時采掘回采設備的順暢運行。

3.3.6 通訊照明

采場通訊照明按照礦山井下作業(yè)要求，在確保生產安全的前提下，一般情況下，運輸巷道每間隔5m，設置照明燈一臺；天井處每個平臺均需設置照明燈；在巷道條件較差的部分，應增加照明燈。同時，每個采場都連接有一套完整的通訊裝置。

3.3.7 主要技術經濟指標

礦山在試驗采場位于907m中段II號礦體20線試驗采場使用上向進路式分層充填采礦法，采場生產能力為50t/d，比原采礦方法提高19%；采礦貧化率由18%下降到13%，損失率由15%下降到11%，經濟技術指標提升明顯。

4 結論

通過上向進路式分層充填采礦法在丫他金礦907m中段II號礦體20線試驗采場的應用，試驗采場取得了良好的經濟效益，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）采場技術指標得到顯著提升，采場生產能力提高19%，礦石損失率、采礦貧化率分別下降至11%和13%，資源回收率提高。

（2）采場采切及回采作業(yè)施工簡單，管理方便，工人勞動強度得到明顯改善。

（3）采用充填采礦法后，有效解決了因圍巖穩(wěn)定性差所引起的安全隱患，提高了回采效率。

（4）地壓管理得到改善，隨開采深度的增加，改善了留礦法地壓管理難的問題。