脈內無固廢精準開采采礦方法在嵩縣山金的應用

王元民 由松江 劉吉興 馬章印 齊兆軍 彭康 于曙華

摘要：嵩縣山金北翼礦體走向長度短、平均厚度薄、礦體傾角小、地質品位低、巖石穩固性較差，采用盤區機械化上向水平分層進路充填采礦法開采，采切工程投入大，成本費用高，安全投入及風險更大。針對該類礦體，提出了一種脈內無固廢精準開采采礦方法，通過構筑人工假巷形成運輸條件，人工架設鋼溜井形成行人、放礦、通風、泄水條件，采礦工作完成后通過脈內懸吊1 m3鏟運機完成機械化出礦及設備換層工作，采用分層充填采礦法充填采空區，提高回采效率。與原采礦方法進行技術經濟對比，采用脈內無固廢精準開采采礦方法經濟效益更好，不需要布置分段巷、采場聯巷等掘進工程，在工程投入方面可節約23.2萬元，不產生掘進廢石，實現了脈內無固廢開采的目的。現場試驗結果表明：該開采方法具有開采精度高、采（出）礦效率高、采礦損失貧化低、安全投入小、經濟效益高等優點，推廣前景較大。

關鍵詞：脈內無固廢精準開采;分層充填;人工假巷;經濟效益;機械化

引 言

嵩縣山金礦業有限公司（下稱“嵩縣山金”）位于河南省洛陽市嵩縣大章鎮九仗溝，是山東黃金集團有限公司的重點骨干企業。

嵩縣山金九中段北翼10勘探線—14勘探線礦體屬傾斜薄礦體，走向長度短、厚度薄，目前可用來高效開采這種礦體的方法并不多，國外類似采礦方法也較少[1]。因此，針對此類礦體的開采方法需進一步探討研究，進而降低成本費用，創造更好的經濟效益，最終實現該類礦體的安全高效經濟回采。

結合嵩縣山金九中段北翼礦體的回采現狀和地質條件，本文提出了脈內無固廢精準開采采礦方法[2-7]，具體步驟包括：底部結構施工、鏟運機吊掛、充填管路架設、采（出）礦、通風、運輸、排水、充填等。現場應用效果較好，實現了安全高效回采九中段北翼礦體的目的。

1 地質概況

嵩縣山金九中段北翼礦體賦存于M1構造蝕變帶內，礦體巖性為構造角礫巖，角礫狀結構，塊狀構造;礦化以硅化、黃鐵礦化為主，黃鐵礦化呈浸染狀分布于巖石裂隙。礦體沿走向長67.4 m，平均厚4.16 m。

該地段控礦主構造的下盤構造作用強烈，局部發育有斷層泥，構造產狀為290°∠56°，12-3勘探線以南構造板上發育夾石，厚度逐漸增大，回采中注意結合取樣剔除。上盤構造不明顯，與上盤石英斑巖呈漸變接觸。

礦體上盤圍巖為石英斑巖，與礦體之間界線不明顯，呈漸變接觸;礦體下盤為蝕變英安巖，與礦體界線明顯。

礦體內因構造發育，巖石穩固性較差;上、下盤圍巖穩固性較好。

根據探礦天井揭露地質情況，在采場底板上部約20 m位置見4處涌水點，涌水量約7 m3/h，在回采作業時應采取相應的排水措施。

2 脈內無固廢精準開采采礦方法

2.1 采礦方法主要特征

針對九中段北翼礦體走向長度短、平均厚度薄、礦體傾角小、地質品位低、巖石穩固性較差等特點，將10勘探線—14勘探線礦體劃分為一個采場，以采場中間充填回風井為界，劃分南、北2個礦房進行回采作業，采場設計采高為4.5 m，采用分層充填法進行采場充填（充填空頂高度為1 m，局部區域大于1 m）。

首先通過構筑人工假巷形成運輸條件，人工架設鋼溜井形成行人、放礦、通風、泄水條件，采礦工作完成后通過脈內懸吊1 m3鏟運機完成機械化出礦及設備換層工作，通過脈內充填回風井架設充填管路完成充填工作，通過以上步驟使北翼薄短礦體形成了單獨的回采系統，不受同中段盤區式采場采準工程的影響，極大地提高了采場回采效率。而且在回采過程中不需要布置分段巷、采場聯巷等掘進工程，不產生掘進廢石，實現了脈內無固廢開采的目的。

一分層回采準備及二、三分層正常回采工作施工順序為：

一分層正常采礦及鏟車吊掛區域壓頂→采場假底施工→底部結構施工（人工假巷施工、南北兩側鋼溜井架設、泄水籠架設、振動放礦機安裝等）→鏟車吊掛→一分層充填→二分層南部采場一次壓頂→二分層南部采場二次壓頂→二分層北部采場一次壓頂→二分層北部采場二次壓頂→鏟車吊掛區域壓頂→南北兩側鋼溜井之間區域壓頂→二分層充填前準備（采場驗收、充填管路架設、鏟車吊掛）→二分層充填→三分層回采（同二分層）。采場二分層及三分層回采方案分別見圖1、圖2。

2.2 底部結構施工

為形成后期運輸條件，在垂直于礦體走向方向通過紅磚砌碹的形式布置了人工假巷，避免了預留底柱，即時效益大且安全程度高。

施工人工假巷的同時，在南北兩側分別布置了2條鋼溜井，北側鋼溜井（直徑1.0 m）用于充當放礦溜井，南側鋼溜井（直徑0.8 m）用于行人、通風、泄水;同時在北側鋼溜井下口安裝了振動放礦機，采場內產生的礦石可經振動放礦機轉移至2 m3礦車，最終經主提升機提升至地表。人工假巷設計見圖3，人工假巷施工現場見圖4、圖5。

2.3 脈內鏟運機吊掛及充填工作

底部結構施工完成后，立即進行脈內1 m3鏟運機吊掛、充填管路架設工作。鏟運機吊掛主要是在吊掛區域頂板施工3根斜交圓鋼，然后將圓鋼進行焊接，最后通過固定的2個5 t電倒鏈懸吊1 m3鏟運機。吊掛設計見圖6，吊掛現場見圖7。上述環節確定無誤后，進行全尾砂普通充填及膠結面膠結充填作業。充填結束，養護36 h后，進行后續采（出）礦循環工作。

2.4 采場通風

新鮮風流經主豎井→石門巷→北翼運輸巷→南側鋼溜井→局部通風機壓入采場。生產作業后，污風經充填回風天井→上部中段→運輸巷→盲豎井石門巷→二級盲豎井→一級盲豎井排出地表。

2.5 采場供風、供水、照明

采場內供風管、供水管均自上部中段（八中段）由采場內充填回風天井引至采場內部，風壓、水壓均滿足生產使用。采場內照明線路同樣自上部中段（八中段）由采場內探礦天井引至采場內部，采場內增加行燈變壓器，改善照明條件。07803710-7422-4210-B226-3B3F549DC61A

2.6 采場排水

一方面鋼溜井架設前，整體進行了割槽處理，然后通過雙層土工布進行包裹;另一方面，采場南北兩側均架設了泄水籠，采場內淋水、充填水、生產排水均自南側鋼溜井井壁及兩側泄水籠滲出，最終涌入水溝。

2.7 物資下放、設備維修

生產作業所需的鑿巖機、管路、鉆桿、排險桿、爆破器材及設備維修器材、供風管、供水管均自上部中段（八中段）由充填回風天井運輸至采場，供生產所用。

2.8 采（出）礦

采礦作業配備主鉆手、副鉆手各1名，鑿巖工具為YT-28型手持鉆機，單班落礦量90 t左右。出礦作業時，采場內配備1名鏟車司機，采場外配備放礦工、電機車司機各1名，由鏟運機將礦石倒運至北側放礦鋼溜井內，經放礦漏斗轉運至礦車內，最后提升至地表。

2.9 工程應用及效果

嵩縣山金九中段北翼采場目前已完成五分層礦體回采工作，采場生產技術參數見表1。

針對九中段北翼礦體，若采用盤區機械化上向水平分層進路充填采礦法，則需投入一系列分段巷、斜坡道、采場聯巷等工程。2種回采方法主要掘進工程工程量對比見表2，主要掘進工程費用對比見表3。表2 主要掘進工程工程量對比

由表1～3可知：嵩縣山金九中段北翼礦體采用脈內無固廢精準開采采礦方法不僅分層采（出）礦效率高，各環節銜接得當，而且在工程投入方面較盤區機械化上向水平分層進路充填采礦法開采至少可節約成本23.2萬元，同時在回采過程中無掘進廢石產生，既響應了安全環保的號召，也為嵩縣山金降本增效提供了有力的技術支撐。

將九中段北翼10勘探線—14勘探線礦體劃分為一個采場，多個分層，每分層設計2個礦房，自下向上分層采礦。上一分層充填養護結束后，直接利用空頂空間進行壓頂作業，既提高了采礦效率，又控制了頂板爆破質量，保證了安全高效回采;每一分層均無掘進工程投入，既降低了工程費用，又避免了廢石產生，實現了脈內無固廢精準開采;北翼采場單獨形成采（出）礦、運輸系統，不受同中段其他采場或不同中段生產作業影響，靈活高效;采場采用鏟運機出礦，降低了人工強度，提高了作業效率。通過實際應用，九中段北翼10勘探線—14勘探線礦體穩步回采，克服了其他采礦方法存在的弊端，創造了安全的回采環境。

根據九中段北翼10勘探線—14勘探線礦體實際回采情況，脈內無固廢精準開采采礦方法主要技術經濟指標為生產能力118.1 t/d，采礦損失率3.5 %，礦石貧化率4.7 %，千噸采切比0 m/kt。

3 結 論

1）針對嵩縣山金九中段北翼礦體走向長度短、平均厚度薄、礦體傾角小、地質品位低、巖石穩固性較差的特點，為保證安全高效經濟回采，提出了脈內無固廢精準開采采礦方法。采用該方法實現了急傾斜薄礦體鏟運機懸吊采場的脈內采準無固廢上向水平分層開采。

2）嵩縣山金八中段北翼與九中段北翼礦體類似，可借鑒九中段回采經驗完成八中段北翼礦體回采工作。在八中段北翼礦體回采時重點針對設計分層高度、鋼溜井布置、人員組織等方面進行進一步優化，最終實現生產能力大幅提高，更加安全高效經濟回采的目的。同時，可將該采礦方法應用于國內外同類型礦山生產中，具有較好的推廣前景。

[參 考 文 獻]

[1] 王龍浩.金屬礦山井下開采方法分析[J].世界有色金屬，2020（23）：25-26.

[2] 郭子源.薄礦體脈內斜坡道上向分層充填采礦法研究[J].礦業工程，2020，18（3）：10-12.

[3] 楊寧，尹賢剛，林衛星，等.脈內上向水平分層充填采礦法[J].礦業研究與開發，2020，40（5）：11-14.

[4] 周述峰，公培森，宋恩祥，等.下向進路充填采礦法在嵩縣山金的應用[J].黃金，2020，41（5）：36-39.

[5] 周述峰，馬章印，公培森，等.鑿巖臺車在嵩縣山金礦業有限公司的應用[J].采礦技術，2020，20（3）：107-109.

[6] 江書旺.脈內采準上向機械化進路采礦法在武平紫金的應用[J].現代礦業，2019，35（1）：83-86.

[7] 趙井清.用脈內脈外聯合采準嗣后充填法開采某磷礦中厚急傾斜礦體[J].現代礦業，2017，33（5）：109-111.

Application of in-vein solid waste free targeted mining method in Songxian Shanjin

Wang Yuanmin1，You Songjiang1，Liu Jixing1，Ma Zhangyin1，Qi Zhaojun2，3，Peng Kang4，Yu Shuhua1

（1.Songxian Shanjin Mining Co.，Ltd.; 2.Shandong Gold Mining Technology Co.，Ltd.;

3.Shandong Gold Mining Co.，Ltd.; 4.School of Resources and Safety Engineering，Central South University）

Abstract：Since the north wing ore bodies in Songxian Shanjin strikes short，has narrow average thickness，small ore body dip angle，low geologic grade and poor rock stablity，besides higher safety investment and risks，it costs much and requires huge investment for mining and cutting engineering to use panel upward horizontal slicing and filling mining method.For this kind of ore bodies，the paper put forward an in-vein solid waste free targeted mining method，which builds artificial roadways to facilitate transportation，manually sets up steel pass to facilitate traffic，ore drawing，ventilation and drainage.When mining is finished，mechanized ore drawing and equipment shifting are conducted through in-vein suspending of 1 m3 scooptram.Layered filling mining method is used for filling to improve mining efficiency.Technical and economic comparison are carried out against the precious mining method.The result turns out that in-vein solid waste free targeted mining method is better in economic benefits，saves the construction of excavation projects such as section roadways and stope connection roadways as well as the engineering cost by 232 thousand yuan，generates no waste rocks from excavation and meets the goal of in-vein solid waste free mining.The field test results show that the mining method is precise in mining，high in mining efficiency，low in mining dilution and loss，small in safety investment，and profitable in economy，promising in promotion.

Keywords：in-vein solid waste free targeted mining;layered filling;artificial roadway;economic profits;mechanization07803710-7422-4210-B226-3B3F549DC61A