进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法试验研究

余中海

（湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 邵阳 422000）

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进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法试验研究

余中海

（湖南新龙矿业有限责任公司，湖南 邵阳 422000）

某金矿目前生产能力为2 000 t／d，需将其生产规模由2 000 t／d扩建至4 000 t／d。通过分析矿体赋存的地质条件、矿体产状以及围岩状况，提出了进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法。选取了具有代表性的矿块作为试验采场，对进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法进行研究。提出了采矿方案的具体特征、矿块布置及结构参数等，并对其采切、回采等工艺进行设计，计算了工程量及盘区生产能力，计算结果表明该采矿方法能满足4 000 t／d的产能。

采矿方法；试验采场；嗣后充填；工程量

采矿方法的优劣关系着矿山的生产能力，因此选择合适的采矿方法对保证矿山的生产规模来说至关重要。某金矿位于山东省境内，矿区地层主要分布有胶东群英庄夼组地层，岩性为斜长角闪岩、黑云斜长片麻岩夹黑云片岩、黑云变粒岩等。构造主要以断裂构造为主，矿区内岩浆岩广泛发育。矿床类型属于构造破碎带蚀变岩型金矿床，矿体主要由黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩组成，矿体的主要特征为，赋存标高－600～－1 390 m。矿体呈脉状产出，走向长度1 260 m，斜深1 390 m。总体走向45°，倾向南东，倾角36°～50°，平均倾角47°。真厚度1.09～47.61 m，平均10.23 m。属厚度变化较稳定、品位变化均匀型矿体。矿床基岩和构造带的富水性较差，且分布不均匀，地下水涌水量相对较小，属顶底板进水、后期构造充水为主、水文地质条件简单的裂隙充水矿床。矿区坑道围岩属坚硬－半坚硬岩石，岩石质量良好，岩体完整，工程地质条件好，岩石稳固，属工程地质条件比较简单的矿床。

为提高采矿生产能力，将生产能力由2 000 t／d扩建至4 000 t／d，需要对金矿的采矿方法进行重新设计。

1 进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法

1.1 试验采场的选择

试验采场矿体脉状延长平均80 m，总体走向41°，倾向131°，倾角45°，主矿体平均厚度9.20 m。赋矿岩性为黄铁矿化花岗质化碎裂岩，岩石灰白色，主要由长石、硅质石英、绢云母及黄铁矿等矿物组成，岩石裂隙较发育，呈碎裂结构，块状构造。矿体工业类型为构造破碎带蚀变岩型，成因类型为中低温岩浆热液型。试验采场下盘围岩稳固，上盘围岩位于碎裂带之下，属于不稳固岩体。

1.2 采矿方法

1.2.1 标准采矿方法图

进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法如图1所示。

1.2.2 方案特征

该采矿方案垂直矿体走向布置矿块，不留顶底柱，分两步骤回采，先用进路法回采上盘矿石和间柱，高强度胶结充填，构成支持框架，再用分段空场嗣后充填法大规模回采。进路开采有利于减小近上盘破碎围岩的贫化，构建的T型框架为分段空场嗣后充填法大规模回采提供了安全保障。

1.2.3 矿块布置和结构参数

采场垂直矿体走向呈条形布置，采场长度即为矿体宽度40 m，宽度20 m，阶段高度54 m，不留顶底柱，4个采场为一个盘区。由于采用两种采矿方法分步回采，规定进路回采的分段为小分段，分段空场回采的分段为大分段。进路3×3 m2，小分段高9 m，每个小分段负责3条进路，两个小分段构成大分段，大分段高18 m，落矿断面17×18 m2。

图1 进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法

1.3 采切工艺

如图1所示，采用下盘外脉采准，自阶段运输平巷掘进采场联络道至矿体下盘10 m处，沿矿体走向掘进分段联络道，各分段联络道通过采准斜坡道相连，坡度20%。一个盘区布置一个溜井，通过卸矿横巷与分段联络道相连。对于进路回采，在小分段联络道垂直矿体走向每隔20 m掘进下向分层联络道，随回采工作进行，水平分层联络道和上向分层联络道分别由下向分层联络道和水平分层联络道上挑完成，根据铲运机爬坡能力的要求，分层联络道坡度15%～25%；对于分段空场嗣后充填，在大分段垂直矿体走向每隔20 m掘进出矿横巷通达矿体，继续掘进凿岩巷道至上盘进路充填体，掘进切割d井至上大分段上盘充填体处，与上分段凿岩巷道相连，构成回风通路。布置垂直炮孔以切割d井为自由面拉开成切割槽，作为大规模回采自由面。主要的采切工程包括如下：

1.采场联络道。采场联络道连接阶段运输平巷和采场卸矿平巷，断面3×3 m2，长10 m，一个盘区布置一个采场联络道。

2.卸矿横巷。卸矿横巷连接溜井和分段联络巷道，作为铲运机卸矿通道，断面3×3 m2，每分段一条，一个阶段布置6条，共91.4 m，平均每个盘区30.4 m。

3.分段联络道。分段联络道用于出矿横巷或分层联络巷，断面3×3 m2，每分段长为盘区长度80 m，盘区内大小分段各一条，共160 m。

4.溜井。每阶段布置一条溜井，溜井断面Φ2 m，长61.8 m，平均到每个盘区20.6 m。

5.出矿横巷。出矿横巷大分段矿石运搬出采场的通道，断面3×3 m2，长10 m，每盘区布置4个，共40 m。

6.分层联络道。分层联络道是进路回采通达矿体的通道，断面3×3 m2，长10 m，每个盘区布置8×3条，共240 m。

7.凿岩巷道。凿岩巷道是大分段回采的凿岩进路，断面3×3 m，长37 m，每个盘区布置4条，共148 m。

8.切割d井。切割d井断面2×2 m2，长为分段斜长25.4 m，每个盘区布置4条，共101.6 m。

9.切割槽。切割槽断面15×2 m2，每个盘区布置4条。

1.4 回采工艺

1.4.1 采 矿

采用上行式回采，回采工作分两步进行，一步骤用进路法回采间柱和上盘矿石：沿下向分层联络道掘进进路至上盘围岩，然后沿上盘围岩继续两侧进路回采8.5 m，进路呈T形状，高强度胶结充填，充填后依次抬分层联络道进路开采，充填强度达到要求形成采场人工框架后进行第二步骤——分段空场嗣后充填大规模回采：切割槽上盘三角块退采布置深度逐渐增加的垂直扇形炮孔，沿整个回采过程在上盘充填体（人工顶板）保护下进行；沿凿岩巷道布置上向扇形中深孔退采中部矿体；从上大分段凿岩巷道打下向扇形中深孔退采下盘三角块。

1.4.2 采场通风

进路法回采布置局扇通风，对于分段空场嗣后充填法，新鲜风流从凿岩巷道进入，洗刷采场后从上分段凿岩巷道回风，经充填回风井，进入上阶段回风巷。

1.4.3 充 填

进路法通过管道分层充填，对于分段空场，充填管道重上分段出矿横巷进入采场，下分段出矿横巷布置滤水挡墙，前进式充填接顶。

1.4.4 主要回采设备

进路回采采用7566气腿式凿岩机凿水平孔，光爆参数，分段空场用Tamrock Quasar1L采矿台车凿岩凿垂直扇形中深孔，出矿采用3 m3兴业铲运机。

2 工程量及盘区生产能力计算

2.1 采切工程量及矿量分配

采切工程量见表1，矿块矿量分配见表2。

表1 进路法与分段空场嗣后充填两步骤盘区式开采标准矿块采切工程量表

表2 进路法与分段空场嗣后充填两步骤盘区式开采标准矿块矿量分配表

2.2 盘区生产能力

2.2.1 进路回采

进路回采包括凿岩、爆破、通风、出矿、充填工序。可安排上下两个小分段同时进路回采，下分段最上层进路在上分段充填体保护下进行。每天凿岩一班，爆破一班，进路断面9 m2，每次掘进2 m，崩矿量49.5 t。

铲运机每小时最大理论出矿能力按下式计算：

式中：Qc为铲运机理论出矿能力／t·h－1；u为铲斗容积，3 m3；γ为矿石体重，2.75 t／m3；k为铲斗装满系数，0.8；m为岩石松散系数，1.55；t为铲运机铲装、运、卸一次的循环时间／s，t按下式计算

式中：t1为装载时间，30 s；t2为卸载时间，20 s；t3为掉头时间，一般取30～40 s；t4为其它影响时间，一般取20 s；t5为空重车运行时间／s；t5＝2l／v，代入下列数据计算t5＝123.7 s（l为装运卸一次作业循环往返运距，进路至溜井平均运距约为120 m；v为铲运机的运行速度，取1.94 m／s）。

据此可以估算出铲运机每小时最大理论出矿能力Q＝65.59 t／h

可安排相邻两条进路同时回采，待运矿量296 t，一台铲运机4.51 h即可运完，故制约进路回采效率的为凿岩爆破工艺，可一台班出矿搭配同时进行的4条进路凿岩爆破可满足生产要求，即4×1台班凿岩，4×1班爆破，一台班出矿即可满足两分段4进路回采。

进路长67 m，以每天2 m进尺计算，全部回采需33.5 d，充填预计10 d，进路回采43.5 d，回采一分段进路需130.5 d，由于组织同时施工，相邻两进路同时回采，两小分段进路完成即完成两个框架的采充填，共需261 d，盘区框架需522 d。

2.2.2 分段空场大规模回采

大规模回采包括凿岩、爆破、出矿、通风、嗣后充填工序。采矿循环如下：采用采矿台车凿岩，凿岩5 h、装药爆破5 h，通风1 h，落矿步距2 m，崩矿量1 683 t，铲运机出矿需25.66 h，作业循环36.66 h，矿房矿量11 322 t，工序作业时间246.62 h，以每天有效时间12 h计，共需要20.5 d，充填20 d，矿房开采40.5 d。

2.2.3 回采顺序组织表

回采顺序组织见表3。

表3 回采顺序组织表

如表3所示，先回采进路框架，当完成两个框架的回采后，即可进行一个采场的回采，盘区大规模回采从进路回采261 d开始，回采完两个采场后等待另两个进路框架回采完毕后继续大规模回采，回采一个盘区回采耗时603 d。考虑贫化损失的盘区采出矿量为157 252.94 t，故盘区生产能力为260.78 t／d。

若需提高生产能力是否考虑上下两分段进路存在一定超前，同时回采，即4进路2分段同时回采，经计算，此法盘区生产能力为459.8 t／d。

3 结 论

通过对矿体赋存环境的分析，提出了进路法与分段空场嗣后充填盘区采矿方法，主要特征在于先用进路法回采上盘矿石和间柱，高强度胶结充填，构成支持框架，再用分段空场嗣后充填法大规模回采。进路开采有利于减小近上盘破碎围岩的贫化，构建的T型框架为分段空场嗣后充填法大规模回采提供了安全保障。

通过计算得出该采矿方案的盘区生产能力为260.78 t／d，若考虑上下两分段有一定超前，其生产能力为459.8 t／d，通过合理的布置盘区，可以达到设计的4 000 t／d的设计规模。

［1］ 谷中元.分段空场法在三道沟铁矿中的应用［J］.有色金属（矿山部分），2012，（3）：26－29.

［2］ 韦华南，古德生.某矿分段凿岩阶段矿房嗣后联合充填采矿法试验研究［J］.黄金，2010，（6）：23－28.

［3］ 彭士群，王洪武.进路充填采矿法充填技术探讨［J］.中国矿山工程，2004，（3）：30－33.

［4］ 解世俊.金属矿床地下开采［M］.北京：冶金工业出版社，1986.

［5］ 古德生，李夕兵.现代金属矿床开采科学技术［M］.北京：冶金工业出版社，2006.

［6］ 谷新建，胡磊.新龙矿业公司极破碎难采矿体采矿方法优化研究［J］.矿业研究与开发，2007，（4）：1－2.

Experimental Study of Sublevel Open Stoping and Subsequent Filling Mining Method with Approach Method

YU Zhong-hai

（Xinlong Mining Limited Liability Company，Shaoyang 422000，China）

The current production capacity of a gold mine is 2 000 t／d，now it′s required to expand its production scale from 2 000 t／d to 4 000 t／d.By analyzing the geological conditions of orebody，the ore occurrence and its surrounding rock conditions，sublevel open stoping and subsequent filling mining method with approach method was selected.By choosing a representative test stope ore blocks，sublevel open stoping and subsequent filling mining method with approach method was researched，the specific features，nugget layout and structural parameters of the mining method was put forward.Production capacity and quantities were calculated and the results showed that this method could meet the 4 000 t／d capacity.

mining method；test stope；subsequent filling；quantities

TD853.34

A

1003－5540（2015）03－0001－04

2015－04－12

余中海（1986－），男，助理工程师，主要从事重点工程和投资方面的研究。