凤凰山铜矿上向水平分层尾砂充填采矿法工艺流程技术改进

（铜陵有色股份凤凰山矿业有限公司，安徽 铜陵 244000）

1 矿山简介

凤凰山矿业公司位于安徽省铜陵市义安区凤凰山村境内，居南陵、青阳、铜陵三县交界处，矿山自1971年投产至今已由-40m水平采至-500m水平，目前矿山的生产能力为日采选矿石量500吨（16.5万吨/年）。

矿床成因为高-中温热液交代矽卡岩型矿床，主要为铜矿石。矿体呈中厚到厚层似板状陡倾斜状，总体形态为上大下小、中间厚两端薄的透镜体，铜矿石平均品位1.2%左右。多年以来矿山主要采用上向水平尾砂充填法，在确保地表不出现塌陷的情况下，安全高效充分地回采自然资源，又能使尾砂充入地下，减少了环境污染[1]。

2 上向水平分层尾砂充填采矿作业工艺流程在本矿山的实际应用简介

上向水平分层尾砂充填法是自下而上进行分层回采，每分层采出矿石后充入尾砂体，用于支撑采空区边帮和作为下一分层回采的工作平台[2]。

在本矿山中实际应用作业工艺流程详细如下：矿体在垂直方向上以60m～80m的高度进行阶段划分并在每个阶段沿矿体走向施工沿脉运输巷道，沿脉运输巷道形成后，沿矿体走向每隔100米左右划分矿块进行采场布置，采场宽为矿体厚度，相邻采场间留3米厚永久间柱，采场两端各布置一个溜井一个人道一个通风天井，采场留7米高底柱。

在矿块里进行采准作业形成人道、溜井以及通风天井，进而掘进形成顶底板高差为3米的拉底巷道。人员对拉底巷道掘进剥帮并探矿到位后，向上打升顶眼并爆破3米高的顶板，矿石下落形成约4.5米高的矿堆，此时采场顶、底板便形成了约6米的高差；然后人员攀爬至矿堆上方找顶支护并继续向前施工平行孔进行压顶直至该分层结束。矿堆在达到一定的长度（一般在10米以上）后方能出矿，压顶工作全部结束后再将剩余矿堆集中放出，一个分层结束后采场形成约6米高的空区。此后采场开始安装3米高的人道、溜井钢围堰并进行充填，充填时先充尾砂2.5米，最后充尾胶0.5米，充填总高度为3米；充填后采场顶底板形成3米的高差，并作为下一个分层的回采作业平台，依次如此循环。

3 该采矿作业工艺流程存在的问题及原因分析

（1）采场部分区域暴露时间太长，不利于安全。一个采场实际施工作业时，是分段压顶的，先完成压顶的区域岩体暴露时间过长（一般为1～2个月或更长），该区域在空顶高度约6米的情况下依靠围岩的自身强度支撑，由于凤凰山矿围岩上盘为闪长岩，岩石性质较差、强度小、易破碎，故经常出现顶、边帮垮塌现象。

（2）采场很难做到连续不间断供矿，备矿压力大。一个采场在前期作业时其出矿量不能满足正常提矿要求（正常一个中段一个班运提矿石180吨），后期大量出矿时方能满足正常提矿要求。这就无形中给各个采场的协调以及作业顺序提出了严格要求。同时目前凤凰山矿的运提设备老化经常出现故障；运提系统比较繁琐、路途远、耗时长；这就使得当矿山需要大量供矿并集中运提时往往受各种不利因素影响较大。

（3）采场充填耗时较长，影响采充作业循环。目前凤凰山矿用于充填的尾砂主要来源于选厂尾泥分级以后形成的尾砂，正常该尾砂形成量占出矿量的40%，这远不能满足正常的井下充填量需求，故有时需要从外面购买尾砂。目前凤矿只有三个储砂池最多能储存3000立方米尾砂，尤其在充填面积较大的采场时，往往需要一边充填一边购买尾砂加入储砂池，这就使得充填时间拖延较长，影响采场作业循环。

（4）原因分析。目前凤凰山矿已进入深部开采阶段，地压逐渐增大，矿体逐渐变薄、变缓，破碎带穿插情况增多，采场顶、边帮更难控制，冒顶、片帮的情况也在增多，采场继续采用压顶3米、空顶高度6米的方式回采极易出现边帮垮塌现象，增大支护难度的同时，加大支护成本和回采时间，不利于作业安全。

该采矿作业工艺流程，使得采场在不同的阶段，出矿量不同，极易导致矿山的供矿量不均衡。

4 针对该采矿工艺流程进行技术改进，详细如下

将采场（顶底板高差为4米）分成A、B两个区域，确保每个区域里面都有一个人道、一个溜井。将铲运机移动至B区以后开始在A、B之间打坝，对A区域进行充填使其顶底板高差缩小为1米。作业人员自B区域向A区域通过挑顶将爆落下的矿石铺设斜坡道进行向前铲顶作业（施工水平孔压顶），铲顶高度为3米，铲顶后采场顶底板高差为4米；白班铲顶作业，小夜班利用铲运机出矿下B区域漏斗，每班可保出矿量150吨左右。铲顶作业过了A区域的溜井、人道以后，将铲运机移动至A区域，开始充填B区域使顶底板高差缩小为1米；此时A区域铲顶矿下至A区域所在的溜井直至该区域回采结束。A区域回采结束以后，B区域已充填结束，开始自A区域向B区域铲顶，出矿下A区域溜井。待铲顶过了B区域溜井、人道以后，将铲运机移动至B区域，开始打坝充填A区域使其顶底板高差缩小为1米；同时B区域继续铲顶，矿石下B区域溜井，直至回采结束。B区域回采结束后，A区域已充填结束，即可开始自B区域向A区域铲顶，依次如此。

5 上向水平分层尾砂充填法采矿工艺流程技术改进后的优势及经济效益分析

①提高了作业安全。采场空顶高度始终在4米以下，可大大改善围岩支撑采空区的能力，减少边帮垮塌现象；高度控制了就可以提高矿石回收率、减少贫化，同时可以大大减少采场顶帮支护成本。②实现连续不间断供矿，缓解备矿压力。采场每天白班铲顶一茬炮采矿量约150吨，小夜班出矿，实现了班班有矿采，天天有矿出，大大缓解了集中运提的压力，确保了矿山生产稳定。③实现了采充良好循环。一个采场分两个区域分别进行充填，一个区域充填时，另一个区域在供矿，同时每个区域充填的尾砂需求量降低为原来的一半，缓解了充填压力，减少了充填时间，延缓了充填尾砂备料压力，实现了采充良好循环。④经济效益分析。-440m中段2#采场已接近-360m水平，顶板不稳定，淋水大，我们改进后的工艺方法应用于该采场生产中，取得了很好的成效。采场空顶高度控制在4米以下，安全、高效地完成了分层回采工作。采场采用以往工艺支护锚杆时，工艺改进以后，只需要对部分不稳定的顶板进行支护，两帮不需要支护锚杆，一分层消耗锚杆约300根，节约700根，目前螺纹钢锚杆成本（含材料、人工、机械等）约120元/根，一分层共节省支护成本8.4万元。采场在使用改进后的工艺作业时，采场跨度进一步扩大，剥帮到位的同时，所留矿柱也进一步缩小，增大了采场出矿量的同时，降低了采场损失率。工艺改进以后，该采场每分层面积扩大至1200平方米，出矿量增大至1.22万吨，较以前每分层增多2000吨矿石量，价值100多万元。

[1]解世俊，周德元，宋晓天，等.采矿手册[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2]王青，史维祥，采矿学[M].北京：冶金工业出版社，2007.