下向進(jìn)路充填采礦法在嵩縣山金的應(yīng)用

周述峰 公培森 宋恩祥 邱洋洋

摘要：針對(duì)嵩縣山金M1構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦巖較破碎且穩(wěn)固性差，礦體與破碎帶交錯(cuò)分布的開采技術(shù)難題，開展了下向進(jìn)路充填采礦法試驗(yàn)研究。通過在人工假頂下自上而下分層進(jìn)路式回采接頂充填，保證了構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦體回采的安全性。將盤區(qū)劃分為2個(gè)采區(qū)、4個(gè)分段，采用下盤脈外盤區(qū)斜坡道-分段運(yùn)輸平巷采準(zhǔn)方式，每一分段3條分層聯(lián)絡(luò)道交錯(cuò)布置;在分段內(nèi)自上而下沿走向進(jìn)路逐層回采，每一分層回采均在C料尾砂人工假頂下作業(yè)，采場采用鏟運(yùn)機(jī)出礦?，F(xiàn)場應(yīng)用表明：下向進(jìn)路充填采礦法保證了礦體安全回采，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，得到了盤區(qū)生產(chǎn)能力180 t/d、采礦損失率4.9 %、礦石貧化率4.6 %的良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：采礦方法;充填采礦;下向進(jìn)路;構(gòu)造蝕變破碎帶;人工假頂

中圖分類號(hào)：TD853.34 ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-1277（2020）05-0036-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20200507

引 言

在國內(nèi)金屬礦床地下開采中，中厚急傾斜礦體開采數(shù)量約占礦體開采總數(shù)的23 %[1-2]。中厚急傾斜極破碎礦體厚4～10 m，隨著地下開采深度的增加，礦體出現(xiàn)尖滅或分支復(fù)合現(xiàn)象。對(duì)于不穩(wěn)固中厚急傾斜礦體，應(yīng)根據(jù)不同的開采技術(shù)條件選擇不同的采礦方法，并且要求礦塊生產(chǎn)能力大，開采周期短，采準(zhǔn)工程布置靈活。目前，針對(duì)礦巖穩(wěn)固性差或圍巖應(yīng)力高的開采技術(shù)條件，大多采用分層回采的點(diǎn)柱式采礦法或進(jìn)路式采礦法，進(jìn)路式采礦法在國內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛[3-5]。

進(jìn)路式采礦法的思路是將巷道掘進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于礦房回采。由于進(jìn)路斷面小，頂板暴露面積小，因而能夠較好地保證采場回采時(shí)的作業(yè)安全，達(dá)到回采礦巖不穩(wěn)固礦體的目的[6-8]。但是由于其回采斷面小，回采工藝復(fù)雜，采場生產(chǎn)能力較其他高效采礦方法低，因而只適用于回采礦巖不穩(wěn)固、礦體變化復(fù)雜、礦石價(jià)值較高的礦體。在實(shí)際應(yīng)用中，一般分為下向進(jìn)路式和上向進(jìn)路式2種方案。下向進(jìn)路式一般用于回采礦石和圍巖均不穩(wěn)固的礦體，在人工假頂下作業(yè)，自上而下逐層回采。上向進(jìn)路式則一般應(yīng)用于圍巖不穩(wěn)固而礦石較穩(wěn)固的礦體回采[9-12]。

1 工程背景

嵩縣山金礦業(yè)有限公司（下稱“嵩縣山金”，嵩縣九仗溝金礦）為開發(fā)多年的老礦山企業(yè)，礦區(qū)采選生產(chǎn)能力為600 t/d。九仗溝金礦床為構(gòu)造蝕變巖型金礦床，礦體主要賦存于M1構(gòu)造蝕變破碎帶中，呈脈狀產(chǎn)出，圍巖主要為英安巖、流紋巖。礦區(qū)Ⅰ號(hào)礦體為主要礦體，沿走向長280 m，延深至-20 m水平，產(chǎn)狀與M1構(gòu)造蝕變破碎帶基本一致，總體走向20°，傾向北西，平均傾角60°左右，穩(wěn)固性較差，平均厚2.7 m，平均品位5 g/t。

M1構(gòu)造蝕變破碎帶不僅為導(dǎo)礦構(gòu)造也為導(dǎo)水構(gòu)造，礦體和圍巖均較破碎，穩(wěn)固性較差，下盤脈外運(yùn)輸巷道和穿脈工程中的部分區(qū)段內(nèi)圍巖破碎嚴(yán)重，塌落的礦巖范圍較大，無法完全清除，局部區(qū)域還存在整個(gè)中段上盤含泥夾層滑落的現(xiàn)象。若采用原有的淺孔留礦采礦法或者上向進(jìn)路采礦法開采，將導(dǎo)致冒頂或者塌方事故。此外，礦體與破碎帶空間位置復(fù)雜、交錯(cuò)共存，破碎帶與地表水系和地下水系相互導(dǎo)通、交錯(cuò)分布，220 m水平穿脈施工過程中出現(xiàn)井下涌水，涌水量約1 500 m3/h，致使此中段無法正常施工，為采準(zhǔn)工程布置和礦房正?；夭稍黾恿撕艽蟮碾y度。因此，亟需開展該類極破碎礦體采礦方法研究工作，以實(shí)現(xiàn)礦山安全高效回采。

2 下向進(jìn)路充填采礦法

根據(jù)礦區(qū)構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦體的特殊開采技術(shù)條件限制，通過現(xiàn)場踏勘與實(shí)地調(diào)研，最終選用下向進(jìn)路充填采礦法，并在礦區(qū)構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦體中進(jìn)行開采試驗(yàn)。下向進(jìn)路充填采礦法見圖1。

2.1 回采順序

將盤區(qū)劃分為2個(gè)采區(qū)、4個(gè)分段，每個(gè)采區(qū)長50 m，分段高度視分層情況而定，一般為10 m，沿走向布置。采區(qū)內(nèi)每個(gè)采場長25 m。采場進(jìn)路寬3.0 m，分層高3.4 m，自上而下在人工假頂保護(hù)下分層回采，待該分層回采并充填結(jié)束后再采用進(jìn)路回采下一分層。

2.2 采準(zhǔn)切割工程

采用下盤脈外盤區(qū)斜坡道-分段運(yùn)輸平巷采準(zhǔn)方式。具體采準(zhǔn)工程有：由中段運(yùn)輸平巷掘進(jìn)脈外盤區(qū)斜坡道，斜坡道采用“之”字形布置，在每個(gè)分段水平的礦體下盤平行于礦體走向掘進(jìn)分段運(yùn)輸平巷，分段運(yùn)輸平巷與斜坡道之間通過分段聯(lián)絡(luò)道相連，從各分段運(yùn)輸平巷垂直于礦體或與礦體呈一定角度掘進(jìn)采場分層聯(lián)絡(luò)道與采場連通，在每分段運(yùn)輸平巷附近每隔100～150 m布置1條溜井，溜井與3條分段運(yùn)輸平巷及中段運(yùn)輸平巷連通，在每分段運(yùn)輸平巷附近布置1條通風(fēng)充填天井。采準(zhǔn)切割工程量見表1。

2.3 回采工藝

采場自上而下順序回采，分層高3.4 m，每一條分段運(yùn)輸平巷服務(wù)3個(gè)分層，第一分段先回采上部3.4 m礦體，分層聯(lián)絡(luò)道以12°傾角上掘至礦體;第二分層聯(lián)絡(luò)道水平前掘回采中部3.4 m礦體;第三分層聯(lián)絡(luò)道以-9°傾角前掘回采下部3.4 m礦體。分段內(nèi)礦體回采充填結(jié)束后即轉(zhuǎn)到下分段回采。采區(qū)內(nèi)可同時(shí)有3～4個(gè)作業(yè)面施工，鑿巖、出礦、支護(hù)、充填等工序在時(shí)間上互相錯(cuò)開，確保采場出礦量穩(wěn)定。

2.3.1 鑿巖爆破

采用MERCURY14單臂式鑿巖臺(tái)車鑿巖，回采進(jìn)路的斷面寬3.0 m，高3.4 m，鑿巖孔深2.5 m。待回采到邊界進(jìn)路時(shí)，采用7655型鑿巖機(jī)回采下盤三角礦體。礦石較松軟時(shí)，采用角錐形掏槽;礦石致密時(shí)，采用垂直桶形掏槽。周邊孔向外偏斜2°～3°，并采用控制爆破方式，使爆破后頂板及邊幫平整，減小對(duì)圍巖和相鄰充填體的影響。

采用乳化炸藥，人工裝藥。一般炮眼藥卷直徑采用32 mm，周邊眼設(shè)計(jì)采用直徑22 mm的小直徑藥卷，長度均為200 mm。采用非電微差導(dǎo)爆管起爆，各段雷管的起爆時(shí)間間隔為50 ms，8號(hào)火雷管引爆。

2.3.2 采場通風(fēng)

新鮮風(fēng)流由脈外盤區(qū)斜坡道進(jìn)入中段或分段運(yùn)輸平巷，再從中段或分段運(yùn)輸平巷通過分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場，采用局扇通風(fēng)，清洗工作面的污風(fēng)通過風(fēng)機(jī)抽排到通風(fēng)充填天井，排至上中段運(yùn)輸巷道，進(jìn)入回風(fēng)井，排出地表。

2.3.3 支 護(hù)

應(yīng)在確保工作面通風(fēng)完成后再進(jìn)行浮石檢查和檢撬作業(yè)。檢撬作業(yè)從采場口開始，由外向里，最后進(jìn)行工作面的檢撬。待檢撬作業(yè)結(jié)束后才可進(jìn)入采場檢查頂?shù)装灏踩闆r，以及落礦情況，并視采場情況進(jìn)行必要的支護(hù)。由于進(jìn)路斷面較小，只在頂板極破碎處進(jìn)行臨時(shí)木架支護(hù)或采用錨桿加金屬網(wǎng)支護(hù)。

2.3.4 出 礦

采場內(nèi)崩落的礦石采用1 m3柴油鏟運(yùn)機(jī)鏟裝運(yùn)出。經(jīng)出礦進(jìn)路與分段運(yùn)輸平巷運(yùn)至分段平巷溜井連接處，并將其倒入溜井內(nèi)，經(jīng)過下盤運(yùn)輸巷，將礦石倒入礦石溜井，統(tǒng)一提升至地表。

2.3.5 充 填

盤區(qū)礦房以C料作為膠凝材料，以選礦廠全尾砂為充填骨料，按一定的比例與水混合形成充填料漿充入采場，經(jīng)過一段時(shí)間的脫水、養(yǎng)護(hù)后達(dá)到一定的強(qiáng)度，從而起到穩(wěn)定采場的作用。由于C料形成的充填體穩(wěn)固性較高，允許暴露面積相對(duì)較大，因此待充進(jìn)路長度一般為30 m，根據(jù)采場情況，規(guī)格也可適當(dāng)調(diào)整，本次盤區(qū)采場進(jìn)路選取25 m。充填時(shí)充填管路從上一中段運(yùn)輸平巷經(jīng)通風(fēng)充填天井與分層聯(lián)絡(luò)道連通，充填管路吊掛于巷道頂板。充填過程中管路吊掛要求與傳統(tǒng)礦房基本相同，不同的是，礦房充填管路的數(shù)量應(yīng)根據(jù)待充進(jìn)路的大小而適當(dāng)調(diào)整，以確保充填質(zhì)量。

2.3.6 人工假底

每一分層在出礦完畢后鋪設(shè)人工假底，厚1.6 m。人工底板鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)度為360 mm×360 mm，橫向鋼筋外端預(yù)留250～300 mm鋼筋鉤，與相鄰進(jìn)路鋼筋焊接，緊鄰上下盤進(jìn)路，在巖幫上安裝錨桿，與鋼筋網(wǎng)焊接，形成完整的人工底板，確保下分層進(jìn)路回采安全。之后采用C料（灰砂比1∶10）充填料漿進(jìn)行接頂充填，待充填體養(yǎng)護(hù)結(jié)束后即可回采相鄰進(jìn)路[13-15]。

2.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

采礦工業(yè)試驗(yàn)以提高嵩縣山金極破碎礦體開采生產(chǎn)能力及安全性為目標(biāo)，選定101612采場進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。礦體位于100中段16勘探線—12勘探線?，F(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

3 結(jié) 論

1）針對(duì)嵩縣山金M1構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦巖穩(wěn)固性差、礦體與破碎帶交錯(cuò)共存及地下水發(fā)育等開采難題，開展了下向進(jìn)路充填采礦法試驗(yàn)研究。

2）將盤區(qū)劃分為2個(gè)采區(qū)、4個(gè)分段，采用下盤脈外盤區(qū)斜坡道-分段運(yùn)輸平巷采準(zhǔn)方式，在分段內(nèi)自上而下沿走向進(jìn)路逐層回采。每一分層回采均在人工假頂下作業(yè)，提高了生產(chǎn)的安全性;采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率;每一分段3條分層聯(lián)絡(luò)道交錯(cuò)布置，提高了出礦作業(yè)安全性。

3）下向進(jìn)路充填采礦法取得了良好的應(yīng)用效果，改善并保證了構(gòu)造蝕變破碎帶內(nèi)礦體安全回采環(huán)境。

[參 考 文 獻(xiàn)]

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Abstract：The ore rocks in the M1 structural alteration fracture zone of Songxian Shanjin Mining Co.，Ltd.are rela-tively fragmented and poorly stable，and the spatial position between the ore body and the fracture zone is ?interlaced，constituting the technical challenges of mining.In light of that，experimental research on a downward approach filling and mining method is carried out.The safety in the process of ore body extraction from tectonic alteration fragmentation zone is guaranteed by downward slicing approach stoping and roof-connecting filling under the artificial false roof.The panel is divided into 2 mining zones and 4 sections，the footwall outside-vein panel ramp-sectioned transport lane mining preparation are adopted，and the three hierarchical contact lanes are in staggered arrangement for each section;in the section，the stoping is carried out from top to bottom along the strike approach layer to layer.Stoping in each layer is operated under C tailings artificial false roof and the ore is drawn with scooptrams.The field application proves that the downward approach filling mining method ensures safety of ore body extraction，reduces labor intensity，improves working efficiency，obtains good technical and economic index：panel production capacity 180 t/d，mining loss rate 4.9 % and ore dilution rate 4.6 %.

Keywords：mining method;filling mining;downward approach;tectonic altered fragmented zone;artificial false roof