缓倾斜中厚矿体高效开采采矿方法优化选择

王 亮，仵峰峰

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 410012)

缓倾斜中厚矿体高效开采采矿方法优化选择

王 亮1,2，仵峰峰1

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 410012)

针对某矿山缓倾斜中厚矿体的开采技术条件和矿山安全高效开采的生产要求，提出了多种采矿方法方案，通过技术比较，选用条柱上向分层充填采矿法进行开采，满足了矿山安全高效生产的要求。

缓倾斜中厚矿体；条柱上向分层充填采矿法；采矿方法选择

某矿山为多金属矿，矿体采用见矿采矿的挖硐式民采法开采，其中77～83线-130～-100 m的Ⅰ号矿体地质储量41.1万t，已采约16万t，剩余约25.1万t。矿体倾角15°～20°，真厚度10～18 m，平均品位：Ag 125.89 g/t，Au 0.93 g/t。矿体边界不清，需要边采边探。矿岩稳固性整体较好，局部裂隙发育，蚀变带的稳固性差，会产生局部不良工程地质问题，开采中需要采取支护措施。

1 采矿方案选择

根据该矿山矿体的赋存条件，可选用的采矿方法有房柱浅孔留矿法、点柱上向分层充填采矿法、条柱上向分层充填采矿法。

从经济效益及生产能力和技术的新颖性以及推广适用性方面考虑， 建议采用条柱上向分层充填采矿法。该采矿方法的优点有：

(1) 采场内凿岩爆破、出矿、充填可平行作业，互不影响；

(2) 充填体有较长的养护时间；

(3) 转层时采场内仍能进行凿岩爆破；有利于提高生产能力。

该矿山前期采空区充填后,下盘较完整的矿体可作为试验采场采用条柱上向分层充填采矿法回采,采场布置见图1。

图1 条柱上向分层充填采矿法

2 条柱上向分层充填采矿法

2.1 采场划分及结构参数

将矿体沿81线划分为2个采场，采场长75～80 m，采场间留4 m宽的隔离矿柱。采场内垂直走向每隔13 m划分为1个分条，每个采场划分为6个分条，采场内分条之间留2 m左右宽度的矿柱，矿柱宽度可根据采场稳定性情况适当调整。

分层回采高度为4～5 m，空顶高度为6～7 m。布置溜井的分条充填后空顶高为2.8～3 m,便于转层后设备直接进入采场，其它分层充填后的空顶高为2.2 m，便于凿岩设备打垂直上向孔。

2.2 采场采准工程布置

2.2.1 出矿系统

出矿设备为铲运机或装载机，运输设备为汽车。从脉外运输大巷向采场布置出矿穿脉，出矿穿脉一般布置于采场中间。从出矿穿脉往上布置垂直溜井，每个采场布置两个溜井。溜井底部为堆矿场，溜井之间留适当矿柱支撑，以保证溜井安全。矿石经溜井直接溜入堆矿场，然后由铲车铲取，装入汽车，由汽车运输至主溜井。

对于第一分层，采场出矿时铲运机从回采采场铲矿后，经采场联络道运至溜井出矿；对于其它分层，溜井分条充填后空顶高2.8 m，设备可自由运行，其它分条充填后，空顶高2.2 m，在采场靠溜井的附近沿采场走向，将顶板上挑0.6～0.8 m，形成一条铲运机运行通道，设备由该通道进出分条铲装矿石。

2.2.2 设备进出采场工程

在每个采场布置有溜井的分条,沿矿体下盘设设备上山，矿体倾角为18°，设备上山倾角一般为矿体倾角，既可上下现有设备，也可上下1.5 m3铲运机。-100 m中段设设备联络硐室。转层时，铲运机可停留在设备上山中。

2.2.3 采场回风充填人行工程

每两个分条共用一个回风充填上山(井)，因为设备上山可兼做回风充填用，因此每个采场还需布置2个回风充填上山(井)。回风充填井随回采消失。作为采场的充填上山(井)，充填管道从-100 m经该回风充填井进入采场空区进行充填。转层时，又作为采场凿岩爆破人员进出采场的通道。

采场人行通道有3个，一个是设备上山，另两个是采场回风充填上山(井)。

2.3 采场回采

2.3.1 回采顺序

采场由下向上逐层依次回采，每一分层基本保持在同一个水平。一个采场共有6个分条，回采顺序由采场两端向中央逐分条回采，每2个分条组成一个回采充填单元，采场一般分为3～4个步骤回采完毕。凿岩、爆破、出矿、充填工作分别于不同的分条内进行，实行分条内集中凿岩、集中爆破、集中出矿，然后分条独立充填。

2.3.2 矿柱的大小

在两个采场之间留4 m宽的永久隔离矿柱。分条之间在相邻分条充填完毕后，再扩刷临时矿柱，永久矿柱宽为1.8～2 m。

为了提高回采采场的安全性，在每分条回采时，增加2～2.2 m宽的临时矿柱，使矿柱的宽度为4 m，待这部分矿石回采结束后，最后扩刷临时矿柱，临时矿柱的回采高度比该分层充填的高度小0.3～0.5 m，在充填后，临时矿柱的根生在高强度的胶结充填体内。

2.3.3 凿岩爆破

采场充填后，空顶高为2.2～3 m，采用YSP45凿岩机或其它上向凿岩机打上向垂直孔，孔深4.3～5.3 m，孔径40～65 mm，爆破高度为4～5 m。爆破参数依所选设备而定，分条内采用集中凿岩、集中爆破。

临时矿柱采用浅孔凿岩机打水平炮孔垂直分条布置，孔深2～2.5 m，孔径为38～40 mm，孔间距为0.8～1.2 m，抵抗线为0.6～0.8 m，爆破采用Φ32 mm卷药，微差爆破。临时矿柱的扩刷采用集中凿岩、集中爆破。

2.3.4 采场出矿

分条集中爆破后，再进行集中出矿。采场出矿为铲运机或装载机从各分条铲装矿石后运至溜井，由溜井放入-130 m堆矿场，再由铲车铲入汽车，由汽车运至主溜井。

2.4 采空区充填

首先从-100 m把充填管道从回风充填上山接入采空区，然后用编织袋装砂砌挡墙。由于底部已经没有矿需要回采，因此，第一分层不需要胶结充填。一个分层空区分次充填完，每次充高80 cm，水泥添加量为50～80 kg/m3，最后一次采用高强度的胶结充填料充填，充填料中水泥添加量为320～350 kg/m3，充填高度为0.5～1 m。

其它分层的充填工艺和本分层相同，水泥添加量根据第一分层使用情况进行调整。

2.5 采场转层

分层回采结束后，先架高该分层的钢溜井和滤水井，并将设备移至设备上山，然后进行充填，完成该分层的转层工作。钢溜井直径为Φ2 m、钢板厚7～8 mm，由长1.2～1.5 m的两块半圆形钢板焊接而成。

2.6 采场通风

采场通风比较简单，新鲜风流经滤水井进入采场，污风由回风充填上山和设备上山排至-100 m，由回风充填上山排至地表。装矿场污风由溜井和设备上山排到-100 m回风巷。

2.7 采场顶板管理

每次凿岩爆破后、出矿之前，清理顶板浮石、松石，局部不稳固地段采用锚杆或锚网支护。确认安全后才能在顶板下进行作业。

2.8 回采劳动组织

设凿岩爆破工作队、出矿工作队和充填工作队，分别完成凿岩爆破、出矿和充填工作。凿岩每班3台凿岩机，4～5个人，每天2～3个班作业，完成300～450 t/d的凿岩爆破工作量。出矿每天3班作业，每班1～2台设备出矿，2～3个人。充填成立专门的充填工作队，负责充填管道架设、充填挡墙架设、滤水井和钢溜井架设及充填等一系列工作，2个采场的充填工作需3～4人。

3 结 论

缓倾斜薄矿体属于难采矿体，采用充填采矿法回采时往往，采矿效率低。本文通过对矿体开采技术条件的分析研究，提出了条柱上向分层充填采矿法，满足了矿山安全高效开采的要求，本设计充分考虑了矿石价值低、要求生产成本低、生产能力大、实现规模经济的矿山具体特点，为矿山创造了良好经济效益。

[1]李 辉，张进军,等.上向水平进路分层膏体充填采矿法在谦比希铜矿的应用[J].现代矿业，2016(10)：1-3.

[2]黄明发.无矿柱上向水平分层连续采矿法在中厚矿体开采中的应用[J].采矿技术，2016，16(3)：1-3.

[3]张雄天，张国胜，等.上向进路充填法进路回采顺序的优化研究[J].矿业研究与开发，2016，36(1)：5-9.

[4]吴 刚，张义平，等.正交试验法优化胶结充填体强度参数设计[J].矿业工程，2010,8(3)：24-26.

[5]韩洪江.大庄子金矿采矿方法探讨[J].有色矿山，2001,30(4)：10-12.

[6]靳社英.鑫汇金矿深部倾斜中厚复杂矿体采矿方法探讨[J].采矿技术，2006,6(3)：226-228.

[7]陈劲松.几种充填采矿法的特点及适用条件[J].新疆工学院学报，2000,21(3)：199-202.

[8]崔 岱，张宏达.浅论岩金地下矿山采矿方法的二次选择[J].黄金，2000，21(8)：12-15.

2017-06-17)

王 亮(1986-),男,山东烟台人,硕士,采矿工程师、一级矿业建造师,主要从事帷幕注浆防治水技术、矿山开采建设安全技术、工程爆破技术应用与研究, Email:164355236@qq.com。