北衙铁金矿区露天转地下联合开采技术探析

张 宁

（鹤庆县鹤庆北衙矿业有限公司，云南 大理 671507）

随着时代的不断发展，对于矿区露天转地下联合开采技术的要求也在不断提高，为了能够更好的分析开采技术，本文以北衙铁金矿区为例，对具体的开采技术进行分析，希望可以满足开采的要求。

1 北衙铁金矿区简介

北衙铁金矿区位于滇西北鹤庆县城南部172°方向，平距47.5km，隶属大理白族自治州鹤庆县西邑镇北衙村公所辖区。地理坐标：东经100°11′15″-100° 13′ 00″，北纬26°07′30″-26°10′30″，矿区交通方便。

2 北衙铁金矿区露天转地下联合开采技术

2.1 矿床开采方式

2.1.1 开采方式的选择

万硐山矿段原为露天开采，其围岩主要为三叠系中统北衙组（T2b）碳酸盐岩、矽卡岩、石英正长斑岩、三叠系下统青天堡组（T1q）碎屑岩，并见有溶蚀现象；主要矿体赋存于破碎带中，岩体破碎，稳定性差；矿体顶板厚度不稳定且属软弱层[1]。

2.1.2 露天转坑下过渡方案的确定

露天采场2014年～2016年进行三年技改扩建,2017年～2029年为单一的露天开采，单一露天生产13年（不含3年技改期），2024年露天生产的同时并开始地下工程一期基本建设，地下工程一期建设六年，中段主要建设1350m中段、1700m中段和1500m中段部分工程，于2030年坑下形成可以达到出矿要求和安全要求的采矿系统并可以初步投产。

2.2 采矿方法

2.2.1 采矿方法选择

（1）矿体赋存特点与影响采矿方法选择的因素

本矿为金、铁、铜多金属矿床，矿石价值高；矿体顶板厚度不稳定且属软弱层。矿区工程地质属以可溶盐岩类半坚硬岩石为主的、工程地质条件中等偏复杂类型的矿床。矿体及围岩稳固性极差，稳固性系数f＜5，平均f=3,RQD值极低。经过分析，其结果见表1。

表1 稳固系数值

矿区地下涌水量十分大，开采1350m中段时正常涌水量达到31620m3/d，最大涌水量达到70866m3/d（不含采矿过程中凿岩防尘及充填溢流水）。

所选择的采矿方法适应矿山的金产量发展和持续稳产要求；在进行支护、采掘、运输以及回采的时候，要求做到实用与高效；保持较小的采准切割工作量；劳动生产率较高，成本偏低，能耗较少。针对情况复杂，存在较多夹石的矿体，还需要考虑到适应性和应变性的分析。

（2）采矿方法选择

对于充填法类型，可选择的采矿方法方案如下：

空场采矿嗣后充填采矿法：该方法适用于矿石围岩中等稳固以上的矿体；上向分层充填采矿法：该方法适应于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜或急倾斜矿体；上向点柱式分层充填采矿法：其应用条件和采矿工艺与上向分层充填采矿法基本相同；进路式充填采矿法：该方法适应于矿岩条件极不稳固和不稳固矿体，且矿石价值高。

综合分析，对于本项目，设计推荐上向进路式分层充填法。本可研设计对万硐山矿段各标高之间各矿体进行了分析统计，统计计算结果见表2。

表2 矿体产状统计结果

针对矿体产状，对于上向进路式充填采矿法，本设计又细分为如下六种类型：倾斜薄矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度小于15m、倾角大于40°的矿体，所占比例10.20%；急倾斜中厚矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度15～30m、倾角大于40°的矿体，所占比例4.52%；倾斜厚矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度大于30m、倾角大于40°的矿体，所占比例5.20%；缓倾斜薄矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度小于15m、倾角小于40°的矿体，所占比例50.06%；缓倾斜中厚矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度小于15m～30m、倾角小于40°的矿体，所占比例24.02%；缓倾斜厚大矿体上向进路分层充填采矿法：该方法用于矿体厚度大于30m、倾角小于40°的矿体，所占比例6.00%。

2.2.2 回采工艺

为了反映采切工程布置和较准确计算采切工程量及采切比，根据矿体产状将上向进路分层充填法细分，其回采工艺基本相同，本文主要是针对——中厚及厚矿体上向进路分层充填采矿法进行论述

（1）矿块构成要素。沿着矿体，矿块实现了连续性的布置，其矿块本身的长度在80m～100m，其中中段高度为50m，中段直接划分成为了三个部分进行回采处理，分段的高度在18m和16m，其中三分段为18m，一分段和二分段则为16m。每一个段落包含了四个层次，并且其要求的分层开采的高度为4m，就回采进路而言，主要是按照六边形的方式进行部分。在同时进行中段开采的时候，需要考虑到上下中段交接位置本身拥有足够的强度与厚度，确保开采的安全性。同时，在进行第一分层开采的时候，就需要设置好底柱，之后再进行从下到上的分层开采。

（2）采准切割。针对中段沿着运输平巷以及分段平巷，主要是按照矿体走向来进行上盘和下盘的布置，通过上下盘，选择采准布置的模式，就可以从矿体的中央开刀，然后朝着上盘与下盘利用后退式的方式进行回采处理，这样就可以提升一倍的工作面处理，最终满足生产的需求。同时，利用采准布置，这样也可以满足矿体的变化需求，最终提升采矿的适应力。

（3）凿岩爆破。本项目采用上向进路充填采矿法，每个矿块沿矿体走向划分为16～20条进路，每条进路宽度5m，长度为矿体厚度。回采时分一步骤和二步骤间隔回采，一步骤采后膏体胶结充填，待胶结体凝结后再二步骤回采旁边的条带，采后进行废石及尾砂非胶结充填，然后用灰砂比1：(8～10)铺设500mm厚的底板。

为了提高采场生产能力，同时在矿围岩不稳固条件下实现“四强”开采（强掘、强采、强出、强充）,缩短矿围岩的暴露时间和提高人员作业的安全可靠性，回采凿岩设备拟选用进口液压凿岩台车进行钻孔爆破落矿。经过研究，拟选用Atlas生产的Boomer281台车进行采场的回采凿岩，孔径Φ45mm或Φ48mm，采用BMH2837推进梁，孔深3400mm。回采工艺为进路式分层回采，其回采方式与大断面独头掘进方式类似。

（4）采场出矿。厚矿体的采场出矿仍选用铲运机出矿方式。铲运机出矿具有极大的机动灵活性，无需铺轨架线，可快速行驶到所需的工作场所进行铲、装、运作业，劳动效率高、生产能力大，可适应矿体产状变化。对于厚矿体开采，采场出矿拟选用国产ACY-3型3m3电动铲运机。各分段崩落矿石通过3m3电动铲运机铲装，运至脉外分段沿脉运输平巷旁的采场溜井下放至中段运输水平，再通过电机车运输(1336m、1486m水平)和箕斗竖井提升出地表(下部矿体)或卡车运输出地表(挂帮矿体)。

（5）采场充填。在本次的项目之中，主要是选择上向进路充填的方式，随着采矿分层的不断推进，同时也可以开展逐层的充填处理。在充填之中主要是选择采掘的废石或者是随石，通过膏体胶结进行充填处理。利用井下的采掘废石以及尾砂的非胶结充填，等待回采完毕之后，就可以通过矿用的卡车，直接将废石运输到回采进路来实现充填处理。在完成充填之后，利用1：（8-10）的碎石＋尾砂胶结充填料进行铺面处理。

尾砂及碎石采用管道输送，采区充填回风上山和分段干线，充填管选用DN125耐磨复合钢管；采场内采用DN100超高分子聚乙烯管，用链子悬挂在进路顶部，挂钩间距3m～4m。充填作业时，在进路口架设木挡板，每块木挡板之间留5mm的空隙，木挡板内衬塑料纤维布滤水，挡墙与矿石间用砂浆抹缝，防止跑沙。

为保证充填接顶，充填可以分两次进行，第一阶段充填完毕，要停一个班，再进行第二阶段充填。随着充填高度的增加 ，开口处钉上木板。充填24小时后，可以拆除挡墙；充填一周后，可以开始相邻进路的回采。

（6）采场通风。对于采场通风，主要是利用矿井的多级机站通风系统。采场的通风本身是依靠主风流直接形成的风压，中段新鲜的风流直接进入到人行通风井之中，并且满足各个分段的要求，然后通过分层的联络进入到采场之中。短距离的独头进路不需要通过局扇风筒，其长距离的则可以通过局扇以及φ560mm的塑料风筒，从而直接导入新鲜风流进行通风处理。咋经过回风充填斜井之后，污风就会从充填回风顶直接排出。

3 结语

露天转地下开采不仅仅是将露天采矿技术与地下采矿技术相互的结合，其本身属于复杂的系统化工程。在我国，无论是基础理论，还是技术内涵亦或是适应条件，其研究都还不够成熟，所以还需要进一步的探索。