下向水平進路充填采礦法在新城金礦深部厚大破碎礦體中的應用

劉濱

摘要：隨著采深增加，新城金礦V#礦體開采技術條件急劇惡化，上向水平分層充填采礦法因支護消耗量大，作業循環慢等原因難以滿足礦山生產需求。下向水平進路充填采礦法在保證回采過程中頂板安全的同時，減輕了支護工作量和成本，加速了回采作業循環，提高了回采效率，詳細介紹了下向水平進路充填采礦法的采場結構布置、回采工藝過程等，并進行了現場工業應用。應用結果表明：下向水平進路充填采礦法十分適用于新城金礦深部厚大破碎礦體開采，其采礦損失率降至2 %，礦石貧化率降至4 %。

關鍵詞：深部開采;破碎礦體;厚大礦體;進路;充填采礦法

中圖分類號：TD853.34????????? 文章編號：1001-1277（2022）05-0048-03

文獻標志碼：Adoi：10.11792/hj20220509

引 言

隨著社會的快速發展，人類對礦產資源的需求日益增加，致使淺部易采資源消耗巨大，礦山企業開采作業逐步向深部轉移[1-3]。由于深部資源開采受“三高一擾動”的影響，故不能完全照搬淺部的采礦技術條件，如何高效且安全地回采深部礦體是目前熱點研究之一。

縱觀國內外地下礦山關于高價值破碎礦體的采礦方法，由于充填采礦法具有礦石回收率高，特別適合于不穩固礦巖條件下的高價值礦體開采的特點，目前已是高價值破碎復雜礦體的首選采礦方法，并在多個礦山進行了應用，且技術經濟指標良好[4-7]。隨著科學技術的不斷進步和發展，大型無軌設備在礦山的投入使得充填采礦法實現了采場機械化回采和充填，原來的低產、低效、勞動強度大的傳統開采方法已逐漸演變成高產、高效和勞動強度低的現代化開采方法[8-9]。山東黃金礦業股份有限公司新城金礦（下稱“新城金礦”）早期采用上向水平分層充填采礦法開采，但由于在礦巖不穩固的條件下，所需支護成本高昂且支護工序繁瑣。基于此，本文根據新城金礦深部礦體賦存條件，采用下向水平進路充填采礦法開采深部破碎礦體，該采礦方法不但降低了采礦損失率和礦石貧化率，減少了回采過程中的支護成本，還實現了礦山的安全高效生產。

1 工程背景

新城金礦是中國大型黃金礦山之一，主礦體賦存于焦家斷裂帶中，礦體平均傾角30°，平均水平厚度40 m。深部V#礦體隨著采深的增加，在-1 080 m中段斷裂構造極其發育，沿斷裂面發育有厚10～20 cm的斷層泥，冒頂、片幫現象常有發生，屬典型的緩傾斜厚大破碎礦體。

新城金礦自建礦以來，主要采用2種采礦方法，分別是上向水平分層充填采礦法和機械化盤區上向水平分層充填采礦法。其中，上向水平分層充填采礦法沿礦體走向劃分，一步采場寬6 m，二步采場寬5 m;機械化盤區上向水平分層充填采礦法沿礦體走向劃分，一步采場寬8 m，二步采場寬7 m。二者均采用下盤脈外分段平巷和脈外集中出礦溜井、脈內充填通風井的無軌采準方式，中段高50 m，分段高10 m，各分段巷道通過分段聯絡道與主斜坡道相通，各采場通過分層聯絡道與分段巷道相通。采用自下而上回采礦房，分層回采高度為3.3～3.5 m，待一步采場采完并充填接頂后，回采礦房兩側礦柱，礦柱采用與礦房同樣的回采方法。目前，隨著開采深度的逐漸加深，新城金礦在開采深部厚大破碎礦體時存在以下問題：

1）新城金礦V#礦體上盤靠近焦家斷裂帶，受斷裂帶影響，頂板穩定性差，支護工作繁重。

2）V#礦體伴隨埋深增加，礦體分支復合嚴重，礦體厚度不穩定，常規開采勢必導致采礦損失貧化加劇。

3）一步采場在長錨索的支護下有效地避免了圍巖破壞，但二步采場受一步采場充填濾水的影響，圍巖穩定性難以得到保障（見圖1）。

2 采礦方法研究與應用

下向水平進路充填采礦法是指自上而下分層回采，在回采上一個分層過程中構筑下一個分層的人工假頂，并在人工假頂保護下回采下一分層的充填采礦法，適用于礦巖不穩固、礦石價值較高的礦體。根據新城金礦V#礦體開采技術條件，選擇采用下向水平進路充填采礦法（見圖2）開采，其進路布置方式可依據礦體的厚度分為2種，即上下層進路垂直交叉布置或上下層進路平行交錯布置。

2.1 回采順序及采場結構參數

為減少工程量及方便鑿巖臺車等大型有軌設備運轉，每60 m劃分一個盤區，寬為礦體厚度，并且根據礦體厚度選擇進路布置方式。當礦體較厚時，回采進路采用垂直交叉布置的方式;當礦體較薄時，回采進路采用沿礦體走向平行交錯布置的方式，回采工作直接從第一分層的底板開始，采用前進式“隔二采一”的方式回采，回采結束后在底板上構筑鋼筋混凝土（C30）人工假底，作為下一分層的頂板，以此自上而下進行回采作業。

2.2 采準切割工程

采準切割工程主要包括各分段巷道、采場（盤區）聯絡巷、措施井、措施井聯巷等。當進路垂直于礦體走向布置時，經采場聯絡巷掘至礦體下盤，沿礦體下盤掘進沿脈巷道;當進路沿礦體走向布置時，同樣經采場聯絡巷掘至礦體下盤，由下盤繼續掘進采場通道至礦體上盤。

2.3 鑿巖爆破

鑿巖采用鑿巖臺車為主、YT28型氣腿式鑿巖機為輔的鑿巖方式，從礦體下盤向上盤水平推進。爆破采用2#巖石乳化炸藥，電起爆器引爆，非電導爆管微差起爆，采場全斷面采用控制爆破技術。在含有人工假頂的進路進行爆破作業時，為了減少爆破對人工假頂及充填體的影響，與人工假頂相鄰的炮孔距人工假頂距離至少500 mm，與充填體相鄰的炮孔距充填體距離至少400 mm，與礦體相鄰的炮孔距礦體的距離100 mm，且相鄰于人工假頂和充填體的炮孔應平行布置。

2.4 通 風

掘進通風采用對旋式風機在工作面進行強制通風;采場通風是將新鮮風流從斜坡道引入中（分）段大巷，并在采場聯絡巷外口架設JK58-1NO4（5.5 kW）軸流式風機強制壓入式通風，污風強制排出經各盤區風井回至-1 040 m分段大巷，由北風井排出地表。通風條件差的局部采場增加局扇，以改善作業條件。1373F831-A21B-4262-81DE-7CEF6D6C13CD

2.5 出 礦

采用鏟運機從采場內直接鏟運礦石，在裝礦巷裝入坑內卡車，運送至-1 035 m分段礦石溜井。

2.6 支 護

采場支護采用管縫式錨桿，錨桿長1.8 m，網度1.5 m×1.5 m，外露0.5 m，呈梅花形布置，并且錨桿須垂直于節理面。破碎區域采場采用管縫錨桿、金屬網、噴漿聯合支護，錨桿長1.8 m，網度1.0 m×1.0 m。

2.7 充 填

當上、下層進路采用垂直交叉布置時，首采層回采結束后需施工厚度為0.6 m的C30混凝土作為人工假底，人工假底即下一分層回采的頂板。當上、下層進路采用平行交錯布置時，首采層回采結束后需施工厚度為0.7 m的C30混凝土作為人工假底。

在充填過程中，為了達到最佳的接頂效果，采用分次充填的方式，先鋪設混凝土假底層，再采用低配比尾砂膠結體進行普通充填，最后剩0.5 m左右進行接頂充填。

采場積水和充填泄水采用潛水泵經措施井排至-1 085 m中段水倉，再排至-930 m盲豎井水倉，最后排至地表。

2.8 主要技術經濟指標

為了研究下向水平進路充填采礦法的綜合生產能力，確定在新城金礦V#礦體-1 085 m中段177勘探線—201勘探線采場進行現場工業試驗，取得的主要技術經濟指標見表1。

3 結 論

1）為防止爆破沖擊對人工假頂及充填體的破壞，炮孔應距人工假頂至少500 mm，距充填體至少400 mm，且相鄰于人工假頂和充填體的炮孔應平行布置。

2）進路布置方式可根據礦體水平厚度把控，當礦體水平厚度較厚時，上、下層進路采用垂直交叉布置的形式，人工假底需鋪設厚0.6 m的C30混凝土;當礦體水平厚度較薄時，上、下層進路采用平行交錯布置的形式，人工假底需鋪設厚0.7 m的C30混凝土。

3）下向水平進路充填采礦法在新城金礦深部破碎礦體回采中得到了良好的應用，不僅降低了回采作業中支護費用，簡化了支護工序，同時也保證了回采作業面的安全性。

[參 考 文 獻]

[1] 羅豪，吳銳，王慶，等.深部破碎巷道應力演化與圍巖控制技術數值模擬[J].礦業研究與開發，2021，41（2）：39-44.

[2] 蔡美峰，薛鼎龍，任奮華.金屬礦深部開采現狀與發展戰略[J].北京科技大學學報，2019，41（4）：417-426.

[3] 丁雨慶.金礦深部開采現狀及發展策略[J].世界有色金屬，2020（18）：71-72.

[4] 賈萬玉，吳若菡，萬串串.三山島金礦深部礦體上向水平分層充填采礦法優化研究與應用[J].有色金屬（礦山部分），2021，73（1）：22-27.

[5] 路明福，宋嘉棟，扈守全，等.盤區交錯式上向水平分層充填采礦法在玲南金礦的應用實踐[J].礦業研究與開發，2016，36（4）：1-3.

[6] 許健，王湘桂.下向水平膠結充填采礦法在黃獅澇礦區的應用[J].金屬礦山，2021（8）：25-27.

[7] 門建兵，齊炎，任建平.下向進路膠結充填采礦法在某礦山的應用[J].有色冶金設計與研究，2019，40（3）：6-9.

[8] 徐寶，陳曉玲.機械采礦技術在礦山傾斜厚重礦體中的應用[J].世界有色金屬，2018（3）：50-51.

[9] 吳西富.機械采礦技術在開磷集團礦山的應用[J].采礦技術，2012，12（6）：7-8.

Application of downward horizontal approach filling mining method to deep thick and large broken ore body in Xincheng Gold Mine

Liu Bin

（Xincheng Gold Mine of Shandong Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：With the increase of mining depth，the mining technical conditions of V# orebody in Xincheng Gold Mine are deteriorating dramatically，and the upward horizontal slicing filling mining method is difficult to meet mine production demands because of the high consumption of support and slow operation cycle.Downward horizontal approach filling mining method，while guaranteeing the safety of the roof in the recovery process，alleviates support workload and cost，accelerates the recovery operation cycle and improves the recovery efficiency.The paper details the stope structural layout and stoping process flowsheet of downward horizontal approach filling mining method，and carries out field application.The results show that downward horizontal approach filling mining method is quite suitable for mining deep thick and large broken ore bodies in Xincheng Gold Mine.With it，the mining loss rate is down to 2 % and ore dilution rate to 4 %.

Keywords：deep mining;broken ore body;thick and large ore body

;approach;filling mining method

收稿日期：2021-12-31; 修回日期：2022-02-21

基金項目：國家自然科學基金面上項目（51974043）

作者簡介：劉 濱（1979—），男，山東萊州人，高級工程師，從事金屬礦山采礦技術研究及管理工作;山東省煙臺市萊州市金城鎮新城村，山東黃金礦業股份有限公司新城金礦，261400;E-mail：liubin@sd-gold.com1373F831-A21B-4262-81DE-7CEF6D6C13CD