新城金矿厚大矿体开采方法

原浩鹏　杨维涛　徐征军

摘 要：山东新城金矿Ⅴ#矿体经过检验确定为典型的厚大破碎矿体，所以新城金矿所使用的上向水平分层充填采矿法难以满足其生产要求，要通过其他先进开采技术来进行开采作业，确保5#矿的安全开采，开采效率和贫化损失率可以控制在允许范围内。首先对国内外关于厚大矿体开采的方法进行了论述，然后就应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法在山东新城金矿厚大矿体开采中的具体应用进行了简要阐述。

关键词：厚大破碎矿体；应力拱连续开采；充填采矿法；充填处理

中图分类号：TD863 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.107

现阶段，山东新城金矿70%的产量都是由Ⅴ#矿体开采所获得，Ⅴ#矿体上盘围岩属于典型的焦家破碎带，其作为典型的厚大矿体，平均厚度为57 m，再加上整个Ⅴ#矿体矿岩稳固性较差，部分地段具有破碎、裂缝发育等特征，所以会对整个Ⅴ#矿体的开采作业产生极大的不良影响。现阶段新城金矿针对Ⅴ#矿体的开采使用了上向水平分层尾砂充填采矿法，这样可以为整个矿体的开采创造一个安全高效的回采空间，但是鉴于该种采矿方法在具体应用中依旧存在重大事故隐患，所以必须采用先进的采矿方法对Ⅴ#矿体开采技术进行优化。

1 深部厚大破碎矿体开采技术分析

1.1 上向分层充填采矿技术

目前，美国、澳大利亚等国开始利用上向分层充填采矿技术来开采稳固的矿石厚矿体，例如，瑞典十分著名的汤普森矿便是利用上向分层充填采矿技术进行生产，加拿大每年都会使用充填法开采近3.2×107 t左右的矿石，而对于加拿大来说，上向分层充填采矿技术的矿石开采量占地下开采矿石总量的40%左右。现阶段，日本有色金属矿石在生产过程中近1/2的产量都是利用充填采矿法进行开采，尤其是针对一些埋藏条件十分复杂的矿体来说，可以采用机械化上相分层充填采矿法来进行生产。但该种采矿技术在具体应用中容易受到充填体强度不足等因素的影响，导致充填料混入到矿石中，使其出现二次贫化及损失。

1.2 上向进路充填采矿法

上向进路充填法是在分层充填采矿法的基础上发展而来的一种采矿技术。该种采矿方法对于矿岩破碎、稳固性差的矿体有着极强的适用性。在具体应用中，首先要将矿块分层，然后按照一定的规律划分其进路。该环节在具体操作上与巷道掘进作业存在较多的相似之处，逐条进路回采完毕后便可以进行充填接顶处理，但该种采矿技术在具体应用中的生产能力较差，进路充填过程中容易受到工艺因素的影响而降低其接顶率。

1.3 下向进路充填采矿法

下向进路充填采矿法在厚大矿体的开采中得到了极为广泛的应用。该种采矿方法的出现彻底取代了传统矿山生产过程中所使用的分层崩落法，下向进路充填采矿法在具体应用中对埋藏较深、地应力较大以及矿岩不稳固的矿体有着极强的适用性，但由于该种采矿技术在具体应用中容易受到岩层条件等方面限制，所以其在具体应用中的技术与工艺难度相对较高。

2 具体应用

新城金矿厚大矿体在生产过程中需要考虑开采工艺的安全性能否满足其要求，所以经过对多种厚大矿体采矿方法的具体分析，决定采用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法，并通过试验最终确定应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法可以完全满足其安全生产要求。

2.1 盘区的布置

新城金矿厚大矿体在开采过程中要设置长度为38 m、高为50 m的盘区。在盘区的具体布置过程中，要将分段高度分别控制在10 m左右，矿房共设置5个，矿房的宽度在设置过程中分别为1号矿房6 m、2号矿房6 m、3号矿房7 m、4号矿房6 m、5号矿房6 m。矿房矿柱在设置过程中要将其宽度控制在7 m左右，其中，3号矿房超前于2号、4号矿房超前于1号，4号矿房与5号矿房在设置过程中为了满足其开采要求，应分别设置3个分层，这样便可以通过5个矿房的合理设置使整个厚大矿体内部形成一个免压拱结构。

2.2 回采工艺

新城金矿厚大矿体在使用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法进行生产时需要设置无轨采准系统，所以在具体生产中要分别设置下盘脉外分段平巷及集中出矿的溜井，使其构成一个无轨采准系统，满足矿石的运输和出矿工艺要求。首先，要在平行与矿体的下盘边界上合理布置分段运输平巷，各分段运输平巷在设置过程中要利用联络道设计来使其与主斜坡道相连，采场需要设置分层联络道来与分段运输平巷相连，溜井联络巷设置后便可以与中段集中出矿溜井相连接，这样便可以形成应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法生产要求的无轨采准系统。笔者认为，新城金矿厚大矿体开采过程中所设置的无轨采准系统在设计过程中，要充分考虑其需要使用的污水设备凿岩与出矿，所以在重车下坡坡度设计过程中，要将其坡度控制在21%以内，并在此基础上整体优化分段平巷的设计与采准工程的设计，确保其可以最大程度地满足应力拱连续开采上向水平分层充填采矿法的应用要求。

新城金矿厚大矿体在开采过程中均采用树脂锚杆和钢带联合护顶的支护方式，凿岩采用Mercury-14去全液压单臂凿岩车，在开采过程中，要将钎杆的长度控制在4.3 m左右，钎头直径控制在43 mm左右，炮眼的深度控制在3.8 m左右，这样就可以满足爆破开采要求。厚大矿体在爆破开采过程中采用GB 1243790粉状铵梯炸药与非电毫秒差导爆管进行爆破开采，并且要将其上分层的空顶距作为其自由面，矿石需要利用柴油铲运机经过分层联络道、溜井联络道将其运输到中段溜井中。采场分层回采结束后要砌筑一个充填挡墙后才能对其进行充填处理，充填料利用充填管通过通风井进入到采场中，要将作为充填料的水泥尾砂的比例控制在1∶12左右。

3 结束语

综上所述，鉴于国内外所使用的厚大矿体开采工艺难以适应山东新城金矿厚大矿体的开采要求，经过试验论证，确定使用应力拱连续开采向上水平分层填充采矿法。该种厚大矿体开采工艺在新城金矿中的具体应用取得了显著的成绩，希望其可以为国内同行厚大矿体的开采提供理论依据。

参考文献

[1]赵国彦.新城金矿厚大破碎矿体采矿方法的模糊优化[J].矿冶研究与开发，2011（6）.

[2]张洪训.新城金矿Ⅴ#矿体-580 m中段顶柱采矿方法研究[J].金属矿山，2012（12）.

[3]肖柏林.下向进路式充填采矿方法在毛坪铅锌矿的应用研究[J].有色金属，2014（11）.

〔编辑：王霞〕

Abstract： Shandong Xincheng Gold mine ore body V # tested to determine for thick and broken ore body typical， so use the Xincheng Gold Mine upward horizontal cut and fill stopping method is difficult to meet the production requirements， through other advanced mining technology for mining operation， ensure that the 5# mine safety mining， mining efficiency and dilution and loss rate can be controlled in allowable range. First of all domestic and foreign mining method of thick and large ore bodies were discussed， and then the stress arch continuous mining upward horizontal layering filling mining method in Shandong Metro Gold thick concrete application of large ore body mining are briefly introduced.

Key words： thick and broken ore body； stress arch continuous mining； filling mining method； filling treatment