上向分层干式充填采矿法在铀矿床开采的应用

贾京林

(陕西世纪崇山建设工程有限公司， 陕西西安 710000)

上向分层干式充填采矿法在铀矿床开采的应用

贾京林

(陕西世纪崇山建设工程有限公司， 陕西西安 710000)

简介了铀矿床的特点及地质条件。介绍了上向分层干式充填采矿法在铀矿床开采的应用，包括采场布置，采切工程设计和回采工艺。指出该采矿法具有安全、环保、经济效果优的特点。

上向分层干式充填采矿法；采场布置；采切工程；回采工艺

目前我国黄金矿山中充填法的比重已占31%；有色矿山中充填法的比重达到29%，在铀矿地下开采中仅上向分层干式充填采矿法占的比例就高达58%。在国外充填法应用更广，特别是矿业发达的地区，如加拿大金属矿山地下开采矿石中，用充填法的比重为35%～40%；澳大利亚的地下有色金属矿石多用充填法开采；瑞典的布利登(Boliden)有色金属公司70%的矿石是用充填法开采出来的。日本金属矿山使用充填法的早在1982年就高达43%[1]。本文参照南方某铀矿地下开采中使用充填采矿法产生的经济效益和环保及安全效应，讨论此类采矿方法的应用。

1 铀矿床的特点及地质条件

铀矿床的特点是:矿床类型较多，可分为8个大类，22个亚类，但是以花岗岩型(占34%)，火山岩型(22%)，碳硅泥岩(占20%)，砂岩型(占15%)为主，这4类合计占90%以上；成矿年代跨度大，从古生代、中生代、到新生代都有；矿床规模一般较小，埋藏不深；铀矿石具有放射性[2]。

矿体形态复杂，有透镜状、团块状等，个别除缓倾斜外一般为急倾斜矿体，倾角在60°～80°之间。矿体厚度变化大，在1～20m之间，其中厚4～10m的占总量的46%，其余大部为2～3m之间，矿体有膨胀及分支复合等现象，沿走向变化较大，矿体和围岩为花岗岩和龙山群的砂岩、千枚岩、板岩，属较坚硬的岩石，顶底板较稳定，冒顶和塌落现象较少，除了局部破碎需支护外，一般不需要支护。

矿体沿走向长一般为40～60m，最长为100m，矿体厚度沿走向、倾向变化较大，可由几十厘米到10m以上。矿石品位沿走向、倾向的变化都无一定规律。

针对铀矿床的这些特点，选择以充填采矿法为主，特别是上向分层干式充填采矿法，不但回采工艺灵活，适应性较强，而且从开采到采场二次勘探圈矿也极其方便安全。

2 采场布置原则[3]

(1)矿块布置方式。矿块布置方式分为沿走向和垂直走向两种:若矿石与围岩比较稳固，且矿体厚度不超过10～15m，采用沿走向布置；矿体厚度＞10 ～15m时，用垂直走向布置。

(2)矿房长度[4]。矿房的长一般宜控制在50m以内。如果矿体厚度超过50m，则在垂直矿体走向的方向上布置两排矿房，在两排矿房之间留沿走向的纵向矿柱。

(3)阶段高度。阶段高度一般为30～60m(常用的是35～45m)。阶段高度过大，在生产中会产生一些困难，如:当矿体厚度不大，而矿体倾角变化大时，溜矿井的架设困难；当矿体很厚，出矿量很多时，溜井下部磨损大，维护困难。

(4)矿柱尺寸。间柱宽度取决于间柱的回采方法和矿岩的稳固性以及矿体厚度。用充填法回采间柱时，可留7～10m。当矿体很薄时(3～4m的薄矿脉)，也可以不留间柱，此时采用在矿房之间浇灌混凝土隔墙的办法。当上部运输巷道需要保护时，则应当根据矿石的稳固性和矿房的大小，保留3～5m厚的顶柱。不留顶柱可以简化回采步骤，可减小矿石的损失和贫化，但需要建造人工假巷。对于充填采矿法，由于采准巷道布置简单，在底柱中的巷道很少，并且不在其中进行二次破碎。故矿石底柱的稳固性破坏较小，因而底柱高度可以小一些。当矿房位于主要运输平巷之上时，必须要留底柱。一般在运输平巷上部留2～3m高的底柱。上向分层干式充填采矿法的典型方案如图1所示。

3 回采工艺

(1)采准切割。多利用已有的穿脉、沿脉和天井进行采准工程布置，天井布置在矿块中部靠近上盘的矿体中，也可考虑利用探矿天井，回采时作为回风井和充填井。切割工作从运输巷开始，在矿房范围内，将平巷开帮扩大到矿房边界，再往上挑顶达5m高左右，将矿石运出后，在底层铺0.5m的钢筋混凝土底板，在此地板上浇筑高2.5m的沿脉运输巷道，其它空间用充填料充满，再浇筑0.2m厚的砂浆铺面，形成1.8～2.0m的拉底空间。

图1 上向分层干式充填采矿法典型方案

(2)回采顺序。主要回采工艺为凿岩落矿－矿石耙运－溜井架设－废石充填－浇筑砼底板，采用YSP－45型凿岩机向上凿岩，一个分层集中凿岩，炮孔深1.9～2.1m，炮孔间距0.7～0.8m，同一分层采用一次爆破或分次爆破，以充填井为自由面崩矿，用2＃岩石炸药和非电雷管微差爆破，爆破后进行敲帮问顶，确保采场作业面安全后，再用2DPJ－30型电耙绞车耙矿。

(3)物探找边。每一分层上采(或充填)结束后，进行编录、圈矿和测量工作，准确的标出矿体界线。

(4)采场充填。分层矿石耙运完后架设顺路人行井和矿石溜井，浇筑部分采场之间的隔墙，再进行充填作业，在采场内用电耙耙平从充填井下放的废石，再铺一层0.1m厚的砂浆铺面，待强度达到要求后即可开展下一个回采循环。

(5)采场通风[5]。采场爆破后，主要利用矿井总负压通风，新风由运输巷道穿脉、沿脉、人行天井进入采场，污风由采场充填井回到上中段回风巷。当采场通风效果不好时，利用局扇进行辅助通风，以加速采场通风排尘。

4 结 论

上向分层干式充填法不但适用于常规的金属非金属矿矿床，也适用于有毒、有害、有辐射、有自燃的矿床，对围岩和矿体稳固性要求不高，矿体产状、形态对这种方法影响也不大，“三下”矿体更合适。在回采过程中通风条件较好，人员在采场的安全有保障，同时便于回采过程中矿体的二次圈定及补充勘探。

上向分层干式充填法工序虽然较多，但是可操作性高，采、切工程量小，灵活性大，可对矿岩或不同品位的矿石进行选别回采，其技术经济指标较一般采矿法的好，特别是贫化率、损失率低。此外，上向分层干式充填法由于充分利用了开采过程产生的废石，减少了地表废石堆放对环境的污染，也省去了日后采空区处理和地表复垦的大部分成本。

[1]解世俊.采矿手册(第四卷).[M].北京:冶金工业出版社，1990:194.

[2]李开文.中国核工业抓科技进步促铀矿冶发展[J].中国矿业，1999(05):34.

[3]解世俊.金属矿床地下开采[M].北京:冶金工业出版社，1986.

[4]张富民.采矿设计手册(第二卷·下册)[M].北京:中国建筑工业出版社，1987:1269－1271.

[5]何德松.浅眼留矿法采场通风布置方式的探讨[J].冶金安全，1983(04):26-27.

2014-04-11)

贾京林(1973－)，男，陕西周至人，采矿工程师，学士，长期从事金属矿山开采与建设工作，Email：shanxijia＠126.com。