嵩縣山金極破碎小礦體開采方法優化

張亞鵬，于曙華，薛超，孫廣猛

(嵩縣山金礦業有限公司， 河南 嵩縣 471400)

0 引言

嵩縣山金位于河南省洛陽市，是山東黃金集團的重點骨干企業。嵩縣山金井下礦巖穩固程度為Ⅴ類，巖石條件破碎，特別是在礦區北翼新探獲的小礦體，該礦體獨立于主礦體和主盤區，無法利用原有的采準工程。若采用機械化盤區上向水平進路采礦法進行開采，采準工程量大，成本高，且由于巖石條件破碎，支護成本高，若采用人工出渣，效率低下，無法滿足生產需求。

為解決礦區北翼獨立破碎小礦體開采技術難題，礦山開展了單采場機械化下向進路充填采礦工藝探索和生產實踐[1-6]。本文詳細介紹了單采場機械化下向進路法的采準工程布置和結構參數及落礦、出礦、充填與假底施工工藝。該采礦方法的提出為類似礦體的開采提供了借鑒。

1 地質概況

礦區北翼1612采場礦體，位于12線至16線間，獨立于主礦體，采場高度為40 m，走向長度為80 m，平均礦體厚度為3.8 m，按照邊界品位為1.0 g/t圈定礦體，地質儲量36 342 t，平均品位為4.5 g/t。

（1）礦體特征。礦體賦存于 M2構造蝕變帶內，礦體的總體產狀 290°∠55°。礦體巖性主要為構造角礫巖，角礫狀結構，塊狀構造；主要蝕變類型為硅化、方解石化以及弱的鉀化，礦化以黃鐵礦化為主，黃鐵礦化呈浸染狀分布；在 14線左右礦體膨大處，礦體上盤為構造角礫巖，下盤為石英斑巖，局部鉀化，黃鐵礦化不均勻。

（2）構造特征。本地段控礦主構造的上盤較明顯，在 14線以北緊貼上盤構造板區域存在一張性構造，該張性構造內蝕變碎裂巖發育，巖體極其破碎。

（3）圍巖特征及脈巖。礦體上盤圍巖為斑巖，具硅化、高嶺土化、輕微黃鐵礦化等蝕變；礦體下盤為石英斑巖，具有硅化、黃鐵礦化、鉀化等蝕變。

（4）工程地質條件。14線以北出現的張性構造帶內，蝕變碎裂巖發育，呈粒狀、泥狀，巖石較破碎，完整性差，遇水易垮落，施工過程中應密切注意采場上盤及頂板變化。

（5）水文地質情況。該采場水文地質條件簡單，沿上下盤構造裂隙位置有少量的淋水現象。

2 采礦方法優化

嵩縣山金主要采用機械化盤區上向水平進路分層充填采礦法，中段高為40 m，分段高度為10 m，分層高度為4 m，分段巷、盤區溜井和斜坡道布置在礦體上盤。北翼新探獲的 1612采場礦體獨立于主盤區，無法借助主盤區的采準工程，若新施工則采準工程量較大，成本較高；若采用上向水平進路充填采礦法，采場需要大量的鋼支護和噴漿支護，支護成本較高；若采用人工扒渣，效率低下，無法滿足生產需求。因此亟需一種新的采礦方法解決該采場的開采難題。

2.1 采礦方法的優化

由于 1612采場的巖石極其破碎，決定采用下向進路充填采礦法[7-9]開采該部分礦體。

考慮機械化鏟車出礦和減少采準工程量，提出了利用采場聯巷連接采場兩端循環換層，代替傳統盤區的斜坡道和分段巷。每層采場聯巷負責兩分層礦體的回采，兩分層礦體回采結束后，利用采場內部采礦空區再次施工上盤采場聯巷，從采場一端施工至另一端，中間與溜礦井和人行泄水井貫通，從而實現機械化循環換層開采。

人行泄水井和溜礦井布置在采場上盤靠近采場中間位置，傾角與礦體傾角相同。溜礦井主要負責溜存礦石，溜礦井的上部分可兼作充填管路和風水管路架設通道。人行泄水井主要負責行人、充填泄水和材料運輸等。圖1、圖2為該采礦方法布置平面圖和縱投影圖。

圖1 一分層采場工程布置平面圖

圖2 采場工程布置縱投影圖

采場分層自上而下依次回采。第一分層回采結束后，在采場南翼施工下向采場聯巷，側幫與溜井和泄水井貫通，施工至采場北翼，暫時不施工至礦體。對一分層采場進行充填并養護。然后在采場聯巷中間位置垂直礦體施工礦房聯巷，回采二分層采場，回采結束后充填并養護。

施工采場聯巷至礦體，對三分層采場進行回采作業。三分層采場回采至礦體南端后，施工下向采場聯巷。如此循環施工采場聯巷，依次回采各分層采場。

2.2 優化后的回采工藝

（1）鑿巖爆破。進路回采采用YT28手持鑿巖機鑿巖，采用垂直桶形掏槽，頂眼距離上分層尾砂充填體不小于50 cm；使用乳化炸藥，不耦合裝藥，非電導爆管微差起爆，電起爆器引爆。

（2）采場通風。在采場人行泄水通風井平臺下部安裝局扇，爆破后采用局扇進行壓入式強制通風，風筒直徑為400 mm，確保工作面空氣良好，禁止炮煙未排凈進入作業地點。氧氣含量應不低于20%，二氧化碳濃度應不高于0.5%，一氧化碳濃度不高于0.0024%；風源含塵量應不超過0.5 mg/m3；采場和掘進巷道風速應不小于0.25 m/s。

（3）采場出礦。使用1 m3鏟運機將采場內礦石轉運至采場溜井，在中段水平經振動放礦機裝車提升至地表。

（4）假底鋪設。各分層采場回采結束后，進行人工平場，將礦房底板殘留礦石扒平，使底板縱橫向平整，底板碎礦墊層厚度不小于200 mm，平場碎礦粒徑不得大于2 cm。平場時應格外注意礦房底角，嚴禁底角局部隆起或上下盤礦體未回采干凈。然后施工底筋網，準備進行充填作業。

（5）采場充填。充填采用分級尾砂+C料膠凝劑，底部1.0 m厚的充填灰砂比為1:6，充填體最終強度不低于 6.03 MPa；對進路上部采用灰砂比為1:20的尾砂漿充填，最終強度不低于1.0 MPa。充填封堵采用組合式可回收鋼筋網板墻，充填泄水經板墻內土工布過濾后流入人行泄水井，最終匯入中段水溝。

3 采礦方法應用效益

在該采場應用機械化換層下向進路充填采礦方法后，日出礦103 t，采礦效率相比電耙出礦提高2倍；該采場平均品位為4.5 g/t，礦石損失率僅為2%，貧化率為4%，支護成本大幅度降低。相比于上向水平進路充填采礦法，每噸礦石可多創效益6.1元。該采場地質儲量為36 342 t，可多創效益22萬元。

4 結論

針對嵩縣山金井下急傾斜極破碎薄小礦體，采用傳統的上向水平進路分層采礦方法開采難度較大、成本較高，且礦石損失率高。為此，提出單采場機械化換層下向進路充填采礦方法，該采礦方法采準工程量小，采礦成本低，充填支護難度小，同時有效地提高了采礦效率，相較于上向水平進路分層采礦法，每噸礦石可多創效益6.1元，為嵩縣山金帶來了較好的經濟效益。該采礦法為類似礦體的開采提供了一種新方法。