海南山金公司薄礦脈削壁充填采礦法的應用

張英磊，李 陽，孫長勝

（海南山金礦業有限公司，海南 樂東 572531）

在以往金礦開采工作當中，對于急傾斜薄礦脈礦山，通常情況下采用的是無底柱淺孔留礦法來進行開采，這種開采工的方法，在結構和生產工藝流程上比較簡單，管理工作更加方便，可以使用礦石自動進行放礦工作，采場工程量小，采礦工作成本較低。在實踐工作過程中，因為礦脈厚度相對較薄，為了有效滿足后續的作業工作要求，需要回采部分下盤的圍巖結構，造成工作人員需要在較大的暴露面環境下來進行工作，人身安全無法得到保證，特別是在回采急傾斜破碎薄礦脈地帶，這一問題表現更加明顯，甚至還存在個別的回采場達到20m高度之后，經常會出現冒頂問題，對工作人員的人身安全造成巨大威脅，最終造成整個財產無法繼續進行開采，形成的經濟損失比較嚴重。與此同時，因為巖石破碎程度相對較高，采場當中普遍存在開采幅度較大，貧化率過高，通常長80%以上造成大量的廢石混入到礦體當中，加大了選礦工作成本，同時也會造成部分貴金屬的損失。基于此需要有效結合礦體賦存特點，包含急傾斜破碎薄礦脈，開采工作單位提出使用削壁充填采礦法來進行回采工作，并且展開了一系列工業試驗。

1 抱倫金礦與開拓方式

1.1 金礦概況

抱倫金礦礦脈為含金石英脈和含金蝕變巖型中溫變質熱液礦床。礦體嚴格受礦化破碎帶控制。目前，礦山探明斷裂構造破碎帶共13條，除Tr13破碎帶不同方向外，其它12條破碎帶基本上平行產出。破碎帶間距一般為50m～80m，走向330°～355°，傾向240°～265°，傾角55°～82°，破碎帶長400m～2070m，寬一般10m～50m，最寬120m。礦化破碎帶內共圈定礦體27個，礦體長度70m～1240m，厚度0.20m～7.84m，一般1.06m～3.03m，礦體平均品位1.00g/t～29.30g/t[1]。

礦山采用平硐、盲斜井和盲豎井聯合開拓方式，無底柱淺孔留礦法采礦。目前，礦山開采主要集中在Tr1構造破碎帶中豪崗嶺礦段，破碎帶走向330°～355°，傾向240°～265°。開采對象主要為V1～V15礦體，礦體厚度較小，平均厚度為0.6m，且礦體形狀變化較大，所處地層斷層較多，礦體不連續，出現尖滅側覆現象。豪崗嶺礦段300m水平以上大部分礦體已開采完畢，民采空區和礦山開采空區多，并且大部分已連接貫通。

1.2 開拓方式

抱倫金礦采用平硐+盲斜井+盲豎井聯合開拓方式，目前共形成14個中段，如圖2所示，其中采用平硐開拓的有+400中段、+370中段、+335中段、+300中段、+248中段；采用平硐+盲斜井開拓，三號坑有+275中段、+250中段，二號坑有+215中段、+190中段、+160中段、+130中段、+75中段、+25中段，230斜井有+130中段、+75中段、+25。

圖2 探礦巷的傾角及礦柱

中段；采用豎井開拓的有+215中段、+130中段、+25中段、-25中段和-75中段[2]。

2 采礦工作方法分析

該金礦之前經歷過民間開采，后續展開有規劃性的正規開采工作，在民采工作過程中，主要使用的是“之”字型的空場法來進行開采，在后續進行正規開采工作之后，礦山開采工作單位使用的是無底柱前孔留礦法，與中深孔分段空場法。其中因為中深孔分段空場法，在開采工作過程中形成了較大規模的采空區域，造成采空區域出現明顯的塌陷問題直通道地表結構，給整個礦山的安全生產工作，以及周圍的環境保護工作，形成了較大的影響。現在的礦山已經廢棄使用中深孔分段礦方法，并且對削壁填充法進行深入研究和使用。

2.1 淺孔留礦法回采法分析

淺孔留礦法回采的礦房在回采過程中常常會遇到一種如下形狀的礦脈。

圖1 淺孔留礦法回采礦房所呈現的礦脈形狀

而目前我們常常是按照如下方法回采：依然采用淺孔留礦法回采，隨著礦體逐層回采的同時，超前2m～4m施工一條傾角為50°的探礦巷，探礦巷以下的礦體留作礦柱，待后期再進行設計回收[3]。

通過多年的觀察總結，建議可將左半部分礦體采用淺孔留礦法回采，右半部分礦體采用削壁充填法回采，中間砌筑混凝土隔墻，右半部分超前左半部分1m～2m高，并將采下的礦石人工倒運至左半部分，這樣做可以一次性將礦體回收，降低了后期回采那部分殘余礦體的投入。

2.2 削壁充填采礦的幾種變形工作方案

礦山在長期削壁填充采礦法的適用工作過程中，需要基于礦體賦存條件及其圍巖結構構筑情況，在削壁充填采礦法的基礎工作方案上，有效探索出適合企業采礦工作的一種變形工作方案，有效解決實際生產工作過程中所存在的技術難題具體如下。

第一，礦脈在整個開采廠內部的走向變化幅度相對較小，礦脈產狀比較穩定的條件下，可以通過使用體積更小、質量更輕移動效率更快的7.5KW，小型電耙使用向上傾斜5°～6°的工作面，可以有效提高采礦生產工作效率和安全性，同時可以有效降低工作人員的工作強度。

第二，使用外取料干式充填采礦工作方式。當礦脈厚度超過1.0m的條件下，上下盤的圍巖結構穩定性相對較低，通過使用充填采礦工作方法，在上部的中段位置去充填料進行填充處理，可以有效解決回采工作過程中，不允許存在較大暴露面積而形成的安全隱患問題。

第三，層面小硐取料填充采礦工作方法。由于礦脈變化程度相對較大，局部礦脈厚度超過1.0m，同時圍巖結構不穩定的條件下，在下盤垂直礦脈走向上需要打小硐進行充填，可以有效控制局部位置采幅寬度，提高采礦工作效率和穩定性[3]。

2.3 回采工藝技術

在開采場當中使用YT-24或YSP-45型鑿巖機設備，沿著礦體延伸方向設置炮孔，炮孔整體呈“一”字型或者“之”字形，排列炮孔的孔間距范圍在0.6m～0.8m之間，孔洞深度在1.2m～1.5m之間，使用的是巖石炸藥、火雷管起爆、先爆礦體保證崩落下來的礦石直接掉落在拉底巷道當中，然后使用小型膠輪運輸車輛，將掉落下來的礦石直接輸送到溜礦井當中，從運輸巷道中的溜井放礦閘門，直接輸送到礦車內運出坑道。因為，礦體的厚度相對較小，因此為了有效創造出必要的采礦工作空間，必須要崩落圍巖結構崩落下來的圍巖結構，作為其中的干式填充料，直接充填在采空區域范圍之內，作為下一個分層回采工作平臺，起到了支撐上下盤圍巖結構的作用和效果。

2.4 礦巖分采,采場充填

因為礦體的厚度相對較薄，在開采工作過程中需要大面積的崩落圍巖結構，崩落圍堰結構和落礦工作之間需要同步進行，會造成礦石產生較大的貧化情況，為了全面提高礦石的開采工作質量，需要進行礦石到分部開采，根據礦體及其作為圍巖結構的物理性能以及圍巖結構的穩定性情況，礦巖開采工作過程中可以考慮使用以下幾種方式：第一，選落礦之后爆破下盤圍巖部分；第二，先落礦之后爆上盤圍巖部分；第三，先爆破下盤圍巖后進行落礦；第四，先爆破上盤圍巖部分然后進行落礦。基于本次金礦開采工作條件情況，下盤的圍巖部分規劃程度相對較高，可爆破性能更好，礦脈的氧化程度相對較高，同時破碎程度和穩定性相對較差，如果先爆破圍巖結構，則礦體無法直接進行保存，因此通過使用先落礦后，爆破下盤圍巖結構的方式來進行開采[4]。

采場充填主要是以鑿巖爆破方式為主，基于干式充填料的方法進行采場充填，崩落圍巖結構的厚度大小和礦體結構厚度、巖石松散系數以及最小的采幅量之間有著直接的關聯，如果礦體較薄最小采幅量大小，需要控制在1.0m左右崩落的圍巖結構，由于體積膨脹會造成充填料的體積過剩，此時開采場當中需要設置廢石溜井，方便放出充填料多余的部分。如果礦體的厚度上較大則充填材料也需要進一步加大，此時需要保證崩落更厚的圍巖層。

2.5 礦石搬運

掉落下來的礦石需要使用鋼板焊接的膠輪運礦車輛，或者是人工進行運輸，將礦石直接輸送到溜礦井當中。采場當中的溜礦井之間的間距大小，主要取決于運輸方法和設備類型，人工搬運過程中礦井之間的間距大小需要控制在10m左右，膠輪運礦車輛搬運最大的間距大小可以擴大到15～20m之間，小型的電耙搬運溜礦井之間的間距大小設置為25m。

2.6 架設順路溜礦井

在礦石搬運工作完成之后，可以進行崩落圍巖的鑿巖工作，并且可以通過使用坑木將其制作成長方形的框架結構，順路架設溜礦井。在進行圍巖爆破工作之前，可以通過使用木板或者是鋼板，將順路溜礦井蓋上，防止出現廢石直接掉落到溜礦井內部，并且也起到了溜礦井的防護作用和效果。通過使用木支架搭設順路溜礦井，對木材的消耗量相對較大，為了有效控制木材的消耗量，可以通過使用鐵板卷成直徑大小范圍，在1.0m～1.5m之間的圓形筒，并且逐節進行連接。通過這種方法操作比較簡單、適用性更強，同時經濟效益也更加明顯，但是在耐磨性能上相對較差。

2.7 礦柱回采

采場中的間柱回采工作中，使用隔中段前孔一次爆破回填工作方法，因為填料和建筑相互之間不存在隔離層，回采工作過程中礦石的損失貧化率相對較高，如果礦石的品位較低同時礦體較薄，則可以將其作為永久損失不進行回采工作。礦體結構的頂部柱回采工作，可以使用后退式回采工作方法，通過使用礦房回采出礦工作系統上采本中段的頂柱部分，并且實現將上中段抵住同步進行回采，礦柱回采工作過程中不能破壞原有生產工作中的通風系統。礦柱回采的礦石損失貧化率相對較高，同時生產能力相對較低，其中還存在一些不穩定性因素。當礦石品位相對較高、厚度大小適中的情況下，可以在采場的抵住位置上，通過建造混凝土或者是鋼盤混凝土隔離層，也可以建設人工混凝土底柱，進一步改善礦柱的回采工作條件，保證開采工作的安全穩定進行。

3 結語

現階段，削壁充填采礦法主要適合于急傾斜極薄礦脈的回采,對極薄礦脈的開采降低礦石的損失和貧化有著非常明顯的工作優勢。該開采場的開采工作已經基本完成，通過使用削壁充填采礦工作方法，在急傾斜破碎礦脈當中的有效使用，在整個開采工作的效率和經濟效益方面非常明顯，整個開采工作現場的環境安全得到了全面改善，沒有產生比較嚴重的冒頂問題，工作人員的人身安全得到了充分保證。