山東招遠阜山金礦東風礦區礦床開采實踐

遠義飛，馬宏偉，莫東旭，徐濤，羅佳

(1.山東中礦集團有限公司，山東 招遠市 265400；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

1 礦床賦存條件及開采概況

阜山金礦東風礦區位于招（遠）—平（度）斷裂帶的北東段，礦區范圍內稱破頭青斷裂[1?3]。該斷裂為礦區內的主要控礦構造，在平面上呈波狀彎曲，走向介于40°～80°之間，傾向南東，傾角介于28°～47°之間，屬于傾斜薄至中厚礦體[4?6]。斷裂帶寬為40m～320m，一般寬為160m。斷層泥穩定連續，厚為0.3m～1.6m。該斷裂帶主要顯示為壓扭性，并具有多期次活動的特征。斷裂帶上盤至下盤依次為黃鐵絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗質碎裂巖帶、絹英巖化花崗巖帶，礦體賦存于下盤的構造蝕變巖帶中。主要成礦物質來源于新太古代變質基底和中生代花崗巖。礦石成因類型為細脈狀—脈狀黃鐵絹英巖化質碎裂巖型及細脈—網脈狀、脈狀、斑點狀絹英巖化花崗質碎裂巖型，工業類型為易選低硫銀金礦石[5]。

該礦礦區從1972年開始建礦，1975年基建結束并開始投產，迄今為止已開采了45年，靠豐富的黃金資源和不斷應用新技術、新工藝，經濟效益和黃金產量逐年提高。現有開拓系統為豎井+盲豎井聯合開拓方式，提升系統由多條豎井和多條盲豎井組成，采用充填采礦法開采，段高為40m，從+90m～?840m中段共開拓26個生產中段。采用側翼對角機械通風系統，新鮮風流從主豎井、副井進入，污風經6號盲豎井、7號盲豎井、回風巷從南風井排至地表[6]。

2 充填系統

2.1 充填工藝

該礦區充填站充填方式為膠結充填和非膠結充填2種，充填骨料為分級尾砂，膠結充填時選用當地42.5復合硅酸鹽水泥[7]。

來自選礦廠的尾砂經旋流器分級沉砂等一系列處理，貯存于充填尾砂倉。非膠結充填時，充填料漿質量濃度為50%左右，充填料漿沿充填管路途經充填豎井、采場充填井及斜坡道流入采場。膠結充填時，尾砂漿與水泥進行攪拌，制成質量濃度為56%、灰砂比為1∶4的充填料漿，利用非膠結充填管線輸送至采場。

2.2 充填前的準備工作

（1）吊掛采場充填管。采場分層出礦后，吊掛采場充填管。吊掛高度高于預計充填砂面約為0.5m。采場兩側各吊掛一根水平充填管，長度為采場單側長度的2/3左右。

（2）加高順路溜礦井、人行泄水井。溜礦井鋼筒直徑為0.8m，壁厚為4mm；人行泄水井鋼筒直徑為0.8m，壁厚為3mm；均由鋼板卷曲焊接而成。順路溜礦井和人行泄水井架設可與采場充填管吊掛工作同時進行。架設時采用電焊全縫焊接，安裝傾角與礦體傾角相同，人行泄水井焊接好后，用木蓋封住上口，然后在鋼筒外側包扎1～2層編織布，形成泄水結構。

（3）構筑充填隔墻。采場之間不留間柱，充填隔墻用編織袋裝尾砂壘成，高為1.0～1.2m，厚為0.5m，寬為礦體的水平厚度。

2.3 采場充填

充填時，先向充填管中加入5m3左右的清水，以檢查整個管路是否暢通和泄漏，并潤滑管路。充填過程中，約40%的水需要由人行泄水井排出，需要加強“虹吸”泄水的管理工作，以提高充填效率。停機前，須向充填管內加入3～5m3的清水，用以沖洗管路，防止因充填尾砂沉積而堵塞管路。充填后，采場的空間高度應控制在2m左右。采用多點下料、分次分區充填技術，解決了細長采場充填面不平整、采場泄水慢的技術 難題。

2.4 采場泄水

采用鋼筒外側包扎1～2層編織布泄水。采場充填水從人行泄水天井泄出后，采場泄水天井進入中段巷道，再經鉆孔下泄到最低中段，再匯入井下水倉。采場充填泄水一般只須1個班左右，即可進行下一分層回采。

3 采礦方法

3.1 礦房回采方案

礦區中的礦體形態單一，產狀變化簡單，礦化較連續；礦體厚度變化系數為18%～78%，厚度穩定。針對礦山的開采技術條件及開采現狀，確定選用上向水平分層充填采礦法作為礦房回采方案[8?9]，如圖1所示。

3.1.1 采場布置及采場結構參數

當礦體厚度小于6m時一般采用沿礦體走向的上向水平分層尾砂充填采礦法，礦塊長即礦體走向長度，礦塊垂直高度為段高40m，礦快寬即礦體的水平厚度，底柱高6m，采場分層落礦高度為2.0m，最大控頂高度不超過4.0m。厚度大于6m的礦體一般采用垂直礦體走向布置上向水平分層尾砂水力充填采礦法，礦房長即礦體的水平厚度，礦塊寬為12m，礦柱寬為3m，底柱高為6m，采場分層落礦高度為2.0m，最大控頂高度不超過4.0m。采用WJD-1型電動鏟運機出礦。

3.1.2 采切工程

通過掘進出礦穿連接采場和脈外運輸巷，礦房內布置2個溜礦井、1個人行通風泄水井和行人通風充填井。在拉底平巷底板澆筑600mm厚的膠結充填體假底，作為下中段回采的頂板。然后建造溜礦井和人行泄水井底座，形成采場底部結構。

3.1.3 回采工藝

采場回采自下往上分層進行，以溜礦井為中心向采場兩側推進。同一中段沿礦體走向連續布置采場，采場與采場之間呈階梯式布置。

（1）鑿巖爆破。采用7655鑿巖機配40mm“一”字型鉆頭，在充填體上進行鑿巖工作，鉆鑿打傾角為15°左右的孔，孔深為1.5m～2m，排距為0.6m，眼距為1m。一次采高2m，崩下一小層礦后，再站在礦堆上繼續上一小分層鑿巖，壓頂采用控制爆破，保證頂板平整與穩定。鑿巖結束后，清潔炮孔，采用人工裝藥，炸藥采用2#巖石炸藥，導爆索-導爆管微差雷管復式起爆系統，CHA-300型起爆器配CCH型導爆管非電擊發針擊發雙導爆管一段雷管，雙導爆管一段雷管再引爆雙傳爆導爆索。

（2）采場通風。爆破后，新鮮風流由泄水平巷經通風泄水井進入采場，沖洗作業面后污風由行人通風充填井排至上中段回風巷。

（3）采場出礦。對于爆破作業面區域頂板、兩幫不平整部分和倒掛部分采用撬頂等安全措施。視頂板穩固情況，對采場中不穩固區域采用錨桿和錨索聯合進行支護，在確認安全后方可出礦。各分層均采用1m3電動鏟運機在采場內進行鏟裝作業，鏟取礦石后直接卸往溜礦井裝入礦車。分層回采結束后，清理采場，減少遺留礦石，降低礦石損失。

（4）采場支護。待開采至設計高度后，進行采場護頂。對局部不穩固頂板進行錨索-錨桿-鋼筋網-素噴混凝土等組合支護方式，支護密度視礦巖穩固性而定。

（5）采場充填。每分層的礦石清理完畢后，根據充填的要求，可進行充填準備及充填作業。尾砂料漿經充填管道從行人通風充填井進入采場，充填至上一分層的巷道底板水平，留1.3m左右的作業空間，待充填體凝固后方可進行上一分層回采作業。回采作業循環圖表主要按照鑿巖設備效率和出礦設備效率編排，見圖2。

3.1.4 技術經濟指標

通過對比、計算和分析得出該類型采礦方法的各項技術經濟指標，見表1。

圖1 回采方案

圖2 回采作業循環圖

表1 采場技術經濟指標

3.2 頂底柱回采

采場設計底柱為6m，不留頂柱。待下部采場回采至上部相應采場底柱時一并回采采場底柱，回采之前施工探空探水眼，探明剩余頂板還有2m，采場頂板較穩固。為最大限度地回采底柱，采用后退式挑頂方式，每2m為一班，待礦石采出后繼續挑頂，直至頂柱回采完畢。

4 降低損失和貧化措施

降低礦石損失率和貧化率是提高先進礦山生產效率及經濟效益的重要環節，結合多年的生產實踐經驗，擬通過采用先進開采技術和加強科學管理兩個方面，尋求降低礦石損失和貧化的有效措施[13?14]。

4.1 影響因素

阜山金礦東風礦區造成貧化和損失的主要原因包括以下4個方面：

（1）部分礦體傾角在20°～30°之間，落礦中難以控制上下盤邊界，混入部分毛石。

（2）個別地段礦體形態比較復雜，中間夾石比較發育，回采過程中混入毛石。

（3）充填體強度達不到設備要求，下一分層回采時，充填面留有一定的礦石，增強充填體強度，只是礦石不能被全部采出。

（4）回采頂柱時，為確保安全，須留有護頂礦層，一般為2m，必要時增加點柱，減少礦石損失。

4.2 降低兩率的措施

為了充分利用礦山現有資源，減少因礦石損失和貧化所造成的經濟損失，改善礦產原料的治理，根據產生損失和貧化的因素，針對性地制定相應制度與管理規范，采取有效措施降低礦石損失率與貧化率，具體措施如下。

（1）制定相應的管理制度，如“礦石損失與貧化管理制度”、“采場分層驗收制度”等，保障各項措施的實施。

（2）技術人員要及時深入采掘作業現場，檢查工程地質情況，掘進時及時下達“副產礦石通知單”，杜絕丟礦或以毛充礦現象。回采時及時標定礦體邊界，確保有效剔除毛石，采場毛石禁止出坑，存放于采場做充填料。

（3）每個采場充填前，應由技術人員和金礦管理人員進行驗收，確保采場邊角礦清理干凈，物資回收到位，并留有驗收記錄。

（4）施工單位嚴格按照技術人員現場標定的礦巖界線進行落礦，減少圍巖混入量。

（5）在出礦過程中，嚴格保護充填面，減少尾砂混入量。

礦山通過采用上述措施有效地控制了礦石的損失與貧化，礦石損失率下降了10%，貧化率下降了15%。

5 結論

（1）阜山金礦東風礦區位于招（遠）—平（度）斷裂帶的北東段，屬于傾斜薄至中厚礦體，現有開拓系統為豎井+盲豎井聯合開拓方式，開拓、運輸、通風等系統完備。

（2）充填站充填方式為膠結充填和非膠結充填2種，充填骨料為分級尾砂，膠結充填時選用當地42.5復合硅酸鹽水泥，質量濃度分別為50%和56%，制好的充填料漿經充填豎井、采場充填井及斜坡道流入采場。

（3）針對礦山開采技術條件及開采現狀，確定選用上向水平分層充填采礦法作為礦房回采方案。6m底柱待下部采場回采至上部相應采場底柱時一并進行回采，采用后退式挑頂，最大程度地確保開采安全性。

（4）為了充分利用礦山現有資源，減少因礦石損失和貧化所造成的經濟損失，改善礦產原料的治理，根據產生損失與貧化的因素，有針對性地制定相應制度與管理規范，有效地控制了礦石損失與貧化，礦石損失率下降了10%，貧化率下降了15%。