干式充填采矿法的改进在金矿脉开采中的应用

何建华

（广东金鼎黄金有限公司，广东 高要 526127）

前言

广东高要河台金矿开采含金蚀变糜棱岩矿床,急倾斜矿体厚度在1.5～5.0m左右，局部缓倾斜矿体，矿岩中等稳固，1989年建矿，现已有20多年的开采历史。采选综合能力由250t/d扩大到750t/d，年产黄金1000kg。过去属于浅部中段开采,以浅孔留矿采矿法为主。近年来,井下已转入中深部中段开采,仍采用浅孔留矿采矿法将无法解决深部开采带来的诸多技术问题和安全问题。根据国内岩金矿山开采的实践经验与矿山实际情况，经过学习先进矿山经验,不断优化、更新采矿方法,采用类框架结构与干式充填采矿法相结合的开采形式,通过不断的研究、探索和试验，获得了很好的技术经济效果。

1 地质概况

河台金矿高村矿床矿脉以11#脉为主，赋存于280～-600m标高，矿石和围岩均为各种蚀变糜棱岩和硅化千糜岩；含金矿石为硅化糜棱岩；上盘围岩节理较发育破碎，下盘围岩块状构造，中等稳固，矿体后期断裂破坏明显。个别地段因断裂节理发育，成矿后构造破坏及下盘存在一条破碎带，故局部为不稳固。矿床涌水量小，水文地质为简单类型。

2 采矿方法

2.1 采矿方法选择

高村矿床11#脉局部矿石品位较高，矿体较缓，为减小矿石损失，又考虑到上盘围岩破碎松软，故选择干式充填采矿法开采。充填料来自井下各中段开拓废石，从而达到废石不出坑，既节省废石提升费用，又解决了深部开采地压问题。根据开采的实践经验与本矿矿山实际情况，同时采用类框架结构采空区处理技术，效果更加理想和经济效益显著。

2.2 矿块构成要素及采准工程布置

干式充填采矿法采场一般沿矿体走向布置，采场高度即作业中段高度，采场宽度即矿体水平厚度，采场沿矿体走向长度原来以40m布置，由于施工及操作困难，回采周期较长，效率较低，经过试验和改进，长度调整到30m左右较合适，便于操作而且效率较高，回采周期也缩短了，可加快相邻矿块的回采。采场一般以中段平巷沿脉布置；利用中央或采场一端探矿天井 (天井沿矿脉下盘施工)作为充填井；另一端布置人行天井并施工好联络道。两端砌墙，如一端已无矿或矿体尖灭可不砌墙，该墙作为矿柱便于相邻矿块回采，达到充分回收资源的目的。在混凝土隔墙与矿石壁留1.5～2.5m空间作为出矿溜井，解决了以往利用钢溜井出矿经常堵塞和容易破坏的问题。

2.3 人工假底

广东高要河台金矿高村矿床上部中段由于以浅孔留矿采矿法回采矿房，中深孔回收矿柱，造成上部空区相互连通，不但造成大量矿石损失贫化，而且岩层移动造成山体滑坡。2001年，高村矿床在开采中逐步采用类框架结构采空区处理技术，即采用钢筋混凝土人工底柱，以及干式充填采矿法形成人工间柱把连续矿体开采所形成的采空区，在水平方向与垂直方向相互隔离，达到控制空区地压的作用。因此，在施工人工假底技术上要求较高。同时，近几年来通过大力推广应用充填采矿法，提高充填矿房的比例，为河台金矿近年出矿品位的提高起到了重要的作用。

高村矿床局部矿房矿石品位较高，走向较长，脉宽1.5～5m，布置多个充填矿房。其中，如-140中段4650#矿房，长25m，底部脉宽4.8m，上中段-90中段只1.5m左右，已施工人工假底。上下施工假底不留底柱，能充分回收资源。2011年11月已揭顶回采完毕，回采矿量9855t，采下品位8.32g/t，采下金属量80kg。该矿房施工时沿脉上挑2.5m高，出净矿石后，用0.4m厚钢筋混凝土制作人工假底代替矿石底柱。人工假底见图1。

图1 人工假底断面示意图

2.3.1 假底构筑参数

(1)假底承受的均布荷载(假底单位长度l=1m)。

式中：

G均-单位长度假底承受的均布荷载(kN/m)；

G总-单位长度假底承受的采场废石总压力(N)；

b-采场宽度，也是假底宽度，1.5m。

将相关数据代入 (1)式，得：G均=497kN/m。

(2)假底属于超静定简支板，最大弯矩在中间(指在采场宽度中间)。

式中：M- 假底最大弯矩(kN·m)。

将相关数据代入(2)式，得：M=139kN·m。

(3)混凝土及配筋截面积。选取抗压强度20N/mm2的混凝土，配筋截面积由受弯构件钢筋混凝土强度计算公式求之。

式中：Rw-混凝土弯曲抗压强度，14MPa；

l-假底单位长度，取l=1m为计算单元；

x-混凝土受压区计算高度(m)；

Rg-钢筋屈服强度，340MPa；

A主-主筋截面积(cm2)；

k-混凝土强度设计安全系数，取1.40；

h0-假底截面有效高度(m)；

h-假底截面高度(m)；

s-纵向受拉钢筋合力点到截面近边的距离(m)。

把已知数据代入(3)、(4)、(5)，解联立方程得：

A主 =24.50cm2。

2.3.2 配筋及材耗

(1)配筋。主筋选用3φ18@330，(A主=24.53>24.5cm2满足要求)；纵筋选用4φ10@330，(纵筋截面4.52cm2>15%A主 =3.68cm2满足要求)。为增加钢筋砼的抗压强度，每隔5m布置一条倒梁（梁主筋选用φ22螺纹钢，副主筋选用φ18普通钢筋，箍筋φ6@330，并用拉筋加固）

锚杆布置按钢筋网规格每米3根，长度2.3m，外露0.3m，每根锚杆外露部分与钢筋网主筋进行焊接，焊接长度不小于0.25m。钢筋网网度330mm×330mm。

(2)假底制作材料及成本。锚杆6根，每根2.3m，φ22螺纹钢，总长13.8m；主筋φ18圆钢3根，每根1.5m，间距330mm，共需圆钢4.5m；纵筋φ10圆钢4根，每根1m，间距330mm，共需圆钢4m；混凝土厚400mm，钢筋埋入混凝土底部边缘，距底边10cm，混凝土耗量0.6m3/m。经综合计算，假底成本480元/m。

2.4 回采及充填工艺

矿块根据矿体走向及周边矿体情况划分好各矿房，采用干式充填采矿法采矿，在假底施工完后，平压上挑1.5～2m，出干净矿石后，利用充填井充填废石，控制采场高度1.8～2m，然后在人行井采场一端砌混凝土隔墙，墙与矿石壁留1.5～2.5m空间作为出矿溜井，人行井联络道处安装电耙扒矿至溜井口下部可安装振动放矿机出矿或直接用装岩机出矿。

干式充填采矿法采矿，有两采一充也有一采一充，采用YT27型凿岩机平压凿岩,前者采高3～4m，当采场围岩较差时可采用一采一充，采高1.5～2m，炮孔按1.0m×0.8m交错布置。落矿前在平整好的采场内铺设一层150mm厚的沙浆胶面，便于分清矿石与废石。采用15kw或30kw的电耙出矿及充填废石平场。随着回采的进行，充填天井随上采后逐渐消失。以往采矿出矿和充填一整个采矿工艺循环需2个多月才能完成一分层回采，现在通过抓好各项工艺和工人的劳动组织，充填采矿工艺循环只用45天左右就能完成一分层的回采，大大提高了回采效率。

充填料来源主要利用开拓工程废石，废石由其他中段提到上中段平巷倒入充填井，或本中段废石倒入充填井，溜至采场。采场回采及充填工艺顺序为凿岩爆破-通风-出矿-充填-平场胶面-凿岩爆破??干式充填采矿法见图2。筋混凝土假底 8-崩落矿石

图2 干式充填采矿法示意图

2.5 主要技术经济指标

河台金矿高村矿床经过近2年来的实践，整个矿体采出矿石量为40410t，经现场标定及计算的统计资料数据可看出，所获得的技术经济指标见表1。

3 应用效果

高村矿床11#脉应用干式充填采矿法现已回采矿量40410t，实际消耗地质储量38123t，采矿技术指标及综合效益优于浅孔留矿采矿法开采，对浅孔留矿采矿法与干式充填采矿法进行经济效益比较见表2。

结束语

综上所述，对于深部地压活跃，显现严重的矿体开采应用干式充填采矿法，结合类框架结构采空区处理技术，解决了浅孔留矿采矿法无法解决的技术和安全问题，能充分回收资源及提高矿石品位，同时，通过利用废石进行充填，降低了空区地压的影处。

表1 主要技术经济指标

表2 干式充填采矿法与浅孔留矿采矿法经济效益比较

[1] 张永忠,池晓辉.干式充填采矿法在上宫金矿的应用试验[J].矿冶，2005.04.

[2] 白凤泉.干式充填采矿法在柏杖子金矿的应用[J].有色金：矿山部分，2002.02.