下向分层胶结充填采矿法在我国岩金地下矿山的应用

侯志明　王新乔　侯志超

摘 要：下向分层胶结充填采矿法自20世纪中期被应用于我国金属矿山采矿中，如今早已成为有效应用于矿岩破碎与开采的关键性采矿技术之一。在实际过程中，岩金地下矿山开采受地形所累，尤其是当面对形态复杂、破碎难度大的矿石时，所依据的采矿原则与干扰性因素迥然不同。在本文中，笔者首先对于下向分层胶结充填采矿法在我国的技术应用概况进行阐述，然后选取代表性的应用实例（浙江省诸暨黄山金矿）做说明。

关键词：下向分层胶结充填采矿法；黄金矿山；岩金地下矿山

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.076

0 引言

下向分层胶结充填采矿法是自上而下进行的回采，属于凭借人工混凝土保护所开展的分层回采。在最近几年，我国采用下向分层胶结填充采矿法的例子有很多，如山东界河金矿、河南前河金矿及山东招远灵山金矿等。可以说，以科技工作者多年探索与研究为基础，该项技术取得了显著突破与发展。

1 下向分层胶结充填采矿法的技术应用概况

在实践开展的实地应用过程中，基于各地金矿开采不同的现实问题，研究工作者在工艺技术方面获得了一定成绩。

第一，充填作用机理应用研究。以招远灵山金矿实地开采过程中充填技术在回采中的应用为启示，总结出了极具价值的技术重点：其一，顶板拉应力会在首次进路未填充及填充但尚未接顶时产生；其二，当分层数目为3-4时，力的作用会在充填体间发生传递，而当分层多于4时，力的传递影响便可忽略[1]。从这两点可总结出，第一分层的填充质量把关尤其重要，关系到其他分层受力情况。另外，在对第一分层进行回采时，要选择楔管式锚杆护顶，间距、排距保持约1m。在确保充填接顶效果较为理想的情况下，可以通过对混凝土顶板受力进行改善操作而提高下一进路的回采安全度。

第二，预留碎矿石垫层薄膜加盖的应用。在结束每层回采后，为了有效降低高品位粉矿损失，减少爆破震动所引发的对于充填顶层的冲击影响，提高回采完成后混凝土假顶光滑、平整度及稳定性，需要将0.2-0.3m的碎矿石垫层铺于进路底板上，随之加盖塑料薄膜，并在距其10-15cm处加盖钢筋网[2]。

第三，取消吊挂竖筋。在开展河南前河金矿下向分层胶结充填采矿法试验的基础上总结出，将之前的在下向分层胶结充填采矿过程中设立吊挂竖筋的方法与未设立吊挂竖筋的施工效果展开对比，发现未设立时更有利于充填工艺的简化及钢筋用量的降低，从而使得充填成本大幅度减少。

第四，以黄泥代替水泥铺盖于进路充填分层结构中。根据河南前河金矿下向分层胶结充填采矿过程经验可知，将适量的黄泥加入最上层，降低水泥含量（～63kg/m3、通常所用的砂浆水泥含量>150kg/m3），能够有效提升料浆流动性，保证充填接顶率，从而实现水泥用量乃至成本的减少[3]。

第五，爆破技术（炮孔布置技术）的更新。同样根据河南前河金矿下向分层胶结充填采矿过程经验得出，顶板由绿泥岩、糜棱岩构成，厚度为30-40cm。在对于生产工艺开展研究时，以偏下盘布眼无掏槽非电导爆破管装置实现爆破，这种设计能够有效降低爆破震动所引发的对于上盘岩的冲击，降低了破坏作用，防止了上盘围岩在震动过程中产生的冒落，从而提升整体安全系数。值得注意的是，要预留临时护顶矿壁于上盘围岩中上部，并在结束回采后通过后退刷帮进行回收。

2 下向分层胶结充填采矿法在我国的应用实例（以浙江省诸暨黄山金矿为例）

浙江省诸暨黄山金矿对于不稳固的脉金矿床回采所采用的是下向分层V型胶结充填采矿法，此地脉金矿床受北东东向韧性断裂所控，富含金、银、硫、铜等丰富成分，含金量品味约8.8g/t。早在1985年试生产期间，曾以小中段空场法、留矿法进行回采，伴随着严重的回采安全隐患，并使矿石贫化率和损失率分别高达35.6%、30.0%。为了有效提升安全系数，增加经济收益，自1986年起，便利用下向分层V型工作面胶结充填采矿法开展回采，最终发现通过调整回采方法，整体矿石贫化率和损失率明显降低，分别为4.34%、6.6%[4]。

该采场长度与中段垂高分别为53.5m、34m，以矿体厚度为整体宽度。进路走向按矿体走向，自上而下，脉内双格天井为中心，V型工作面采场倾斜度为8-10°。回采工艺过程与第一部分提到的基本类似，唯有根据该矿特殊性选用不同的支护方法、凿岩、分层回采高度、充填料配比及爆破方法等。另外，该矿每层回采高度分别为2m及2.5-3.0m，靠上、下盘的回采进路宽度范围为2.5-3.0m，根据矿体厚度决定中间进路宽度（但通常≤4m）。特别值得注意的是，第一分层的进路回采支护非常关键，所采用的是变径楔形管式锚杆，针对个别区域另加配钢筋网支护（0.2m×0.2m）。保障第一分层的充分界定，在回采后，以楔管式对于上、下围岩展开支护，若存在个别地段空顶距过大，则以报警木立柱辅以支护。最后，采用简易系统开展胶结充填，主要由混凝土制备站、废石破碎站、井下运料矿车及下料天井组成。以325°普通硅酸盐水泥作为充填胶凝材料，骨料以破碎废石充当，以脱泥尾砂或河砂作为细骨料，所有材料的选择均符合充填体强度需求。实际充填过程涉及平场、铺薄膜、钢筋铺设及碎石胶结混凝土充填各个环节。

3 总结

下向分层胶结充填采矿法在我国采矿业的引入时间不长，但已经在实践中展示出了独有的优越性，广泛应用于开采工艺复杂、破碎难度大、矿石品位高等的黄金矿体开采中。在本文中，笔者首先针对这一技术的应用概况进行阐述，其次以浙江省诸暨黄山金矿成功应用为案例进行了介绍，以期为行业提供一定借鉴。

参考文献：

[1]徐飞，何治良，褚洪涛，刘晓亮.上向进路充填法在“三下”矿体开采中的应用[J].有色金属（矿山部分），2013（05）.

[2]张东炜，熊雪强，赵奎，钟林传.复杂采空区处理方案的模糊推理系统[J].有色金属科学与工程，2012（01）.

[3]赵奎，何文，熊良宵，杨欣，王晓军.尾砂胶结充填体蠕变模型及在FLAC3D二次开发中的实验研究[J].岩土力学，2012（S1）.

[4]王晓青.蚀变岩型金矿床采矿方法的比较与研究[J].矿产保护与利用，2002（04）.

作者简介：侯志明（1986-），工程师，研究方向：采矿。