采矿方法选择研究与应用

姜亚南 张战胜 董迎春

(山东金洲矿业集团 金青顶矿区有限公司，山东 乳山264501)

金青顶矿区采用竖井盲竖井联合开拓，机械通风，已形成侧翼对角式多级机站通风系统。 主要采矿方法有无底柱浅孔留矿采矿法，分段段浅孔留矿采矿法、 上向水平分层充填采矿法和削壁充填采矿法，其中无底柱浅孔留矿法的使用比例达80%-90%。

目前，金青顶矿区垂直采深达805 米，最大开拓深度90 米，逐渐迈入深部开采的行列开采过程中，地压显现特征明显，活动强烈，严重危及井下作业人员、管理人员和设备设施的安全。

1 金青顶矿区地压显现特征

金青顶矿区开采过程中地压活动的表现方式主要有两个方面。一是，井巷工程的破坏，包括∶竖井井筒和天井围岩受压破坏导至浮石多，运输巷道、出矿进路出现底鼓、片帮、顶帮碎裂和劈裂等现象。 二是，采场上盘围岩沉帮，顶板冒落。 近年来，随着开采深度和开采范围的不断扩大，沉帮现象更加突出，无底柱浅孔留矿法采场上盘围岩沉帮量在某些采场达到1／2-3／4，有时连续沉帮长度可达20-30 米。 岩爆现象较少出现。

2 图矿区地质及矿床地质特征

2.1 矿区地质特征

金青顶矿区位于胶东隆起东部的牟平一文登隆起南缘，牟平一乳山金矿成矿带中部。

（1）断裂。 区内断裂发育，以北北东向为主，纵贯全区，长20 余公里，是区内重要的控矿构造，走向5°-25°，倾向多为南东，倾角75°-90°，单条断裂宽1-20 米。 断裂具有多期多次活动特点，以压扭性为主，局部具张扭性特征，属复合性结构面。 其次，北东、北西、北东东向断裂也较为发育，规模较小，长数十米至数百米，宽1～5 米，断裂内常充填含金硫化物石英脉。

（2）花岗岩。区内出露面积最大的岩浆岩为昆嵛山花岗岩，分布于牟平、乳山、文登境内，呈北北东向展布，面积达1230 平方公里。

（3）脉岩。区内脉岩发育，主要有花岗闪长斑岩、闪长玢岩、煌斑岩等，尤以煌斑岩规模最大。 煌斑岩走向多为25°-30°倾向南东或北西，倾角70°-80°，延长数十米至近千米，宽数厘米至数米不等。 煌斑岩遇水或暴露后易风化，故其强度较低，易使巷道冒顶或边帮滑塌，采场上盘围岩沉帮。

2.2 矿床地质特征

经坑探和生产证实，矿区有十个矿体，工工号为主矿体，其次为I号、Ⅳ号矿体，其余均为零星小矿体(平行主矿体两侧)。

II 矿体概概况。 II 号矿体呈脉状产出，以含金黄铁矿石英脉为主，赋存于4-19 线间F3 断裂的转弯处，赋存标高／120m～807m；长140-470 米，厚度1.5-2.5m，最大厚6.7m∶产状为N20°E／SE／85°～90°。 矿体沿走向和倾向均呈反“S”型，上下两端比中部舒缓，剖面上比平面上开阔，深部矿体反“S”型形态更舒缓，趋于平直。 矿体赋存于断裂产状由缓变陡处和走向拐弯处。

坑道涌水。矿区地下水不发育，坑道涌水主要来自于构造裂隙水，即控矿断裂F3 脉状含水带。F3 含水带贯穿全区，宽15-20 米，总体走向20°，倾向南东，倾角75°-90°。目前，坑道正常涌水量4646m3／日，最大涌水量6329m3／日。围岩及围岩蚀变。区内矿体围岩蚀变较为发育，原岩为花岗岩时，蚀变为钾化、硅化、绢云母化和高岭土化及黄铁矿、黄铁矿绢英岩化；原岩为斜长角闪岩、片麻岩时，蚀变为绿泥石化、绢云母化及硅化、黄铁矿化。它们主要分布在矿体两侧。蚀变产物多为泥状，充填在矿体与围岩之间，致使围岩与矿体之间无任何粘结力，对矿体的稳定性具有较大的影响。

3 金青顶矿区地压控制方法

在地压控制方面，我们逐渐形成了一套具有本矿特色的控制地压的方法。 具体实施方案为∶施工人工混凝土假底和人工混凝土间柱形成类框架结构支撑地压；强采强出，采用废石和尾砂、水泥胶结充填采空区；合理布置回采采场，并搭配使用不同类型的采矿方法，控制采矿扰动产生的地压活动； 采用光面爆破和多种支护方式来控制井巷帮、顶的破坏及采场上盘围岩沉帮和顶板冒落。

4 人工混凝土假底、混凝土间柱的施工

金青顶矿区采用下行式阶段开采，段高50 米。 采准作业完成后，在脉内平巷施工人工混凝土假底，然后根据矿块和间柱的总体规划布置，先回采间柱，间柱采空区采用块度350mm 左右的废石和混凝土浇灌形成人工混凝土间柱。人工混凝土假底和人工混凝土间柱连接在一起形成类框架结构支撑地压。 人工混凝土假底的施工。 在脉内平巷挑顶1.5-1.浇米高，将矿石清理干净，露出矿体和围岩，并用水冲刷干净，排除浮石；在脉内平巷两帮放腰线(离底板1.6 米高)，沿走向每隔5-10 米放一组，用来丈量假底厚度，按设计要求放锚杆眼(∮3 浇一42mm)，间距1.0 米，眼深1.浇米，并 将2.0 米 长、∮36mm 圆 钢锚杆楔入 锚 杆眼，锚杆外露0.2 米；在外露的锚杆上部置、绑扎、焊接钢筋网，钢筋网用∮10mm、∮14mm、∮18mm 三种型号的圆钢编织而成，并用∮21.5mm 钢绞线将钢筋网吊挂在帮上；机械搅拌、浇灌混凝土，边浇灌边洒钢纤维，用振动棒捣实。设计混凝土标号为200 号，采用425 号普通硅酸盐水泥，重量配比为水∶水泥∶砂∶石子0.6∶1∶.14∶4.22。砂选用中砂，含杂质(泥)量越少越好，石子粒径25-60mm，针片状颗粒的含量按重量计不超过15%。

5 采矿方法选择

我矿已成熟使用的采矿方法有无底柱浅孔留矿采矿法、分段浅孔留矿采矿法、上向水平分层充填采矿法和削壁充填法根据矿区地质条件的差异和承压区的分布特征，在不同的区段采取与之适合的采矿方法，最大限度的降低地压活动的范围和强度得同时，采取强采强出措施，减少采空区的暴露时间，减缓了地压的释放速度；采取废石和尾砂、水泥胶结充填采空区，切断了地压的多向传递。

光面爆破的应用为了增强井下作业的安全可靠性，我矿在井巷掘进中推广使用光面爆破技术。光面爆破有利于使井巷形成规则的断面形状，降底了爆破震动和冲击波对围岩的破坏，保证了围岩的稳固性，提高了井巷的承压能力。

6 井巷及采场支护形式

根据其破坏形式及破坏程度，井巷支护主要采取锚杆支护、锚网支护或喷锚网支护，局部采用浇灌混凝土或钢支架支护。

锚杆为管缝式锚杆、涨壳式锚杆和左旋螺纹钢树脂锚杆，锚杆长度为1.3 米、1.6 米和2.2 米。钢筋网采用10# 钢丝编织成网，网的规格为1.2×2.2m(宽应长)，网度为50×50mm。 采场支护主要是采用左旋螺纹钢树脂锚杆永久支护。 锚杆长度2.2 米，直径∮20mm，锚杆的间、排距为1.5-1.浇米，锚杆眼角度不低于60°。采用可远程操作的螺旋支架(已申请专利)临时支护采场顶板以控制局部顶板冒落。