上向式水平充填采矿法采切工程优化

朱先艳，高 进，陈 磊

（1.大冶有色金属有限责任公司铜山口铜矿，湖北 黄石 435122；2.大冶有色金属有限责任公司矿业分公司技术工程部，湖北 黄石 435101；3.汇祥永金矿业公司，新疆 乌恰 845450）

萨热克铜矿2010年5月始建，2014年投产，2017年达产。设计、现采选规模为1155 kt/a，浮选法生产铜银精矿，生产矿山铜9500t/a。主斜坡道开拓方式，硐口+2900m位于矿体西部侧翼，主斜坡道是运输矿石、废石、人员和生产材料，管缆线和新鲜风流进入井下的通道。主斜坡道进风、主回风井回风的机械对角式通风，在矿体的东部侧翼14线附近有一条直径φ4.5m主回风井，井筒内安装梯子间，作为井下的第二个安全出口，井深159m。地表建有充填搅拌站，日均需要充填采空区为1306m3，需要消耗干尾砂量为1859t/d，采用全尾砂高浓度充填共有3套尾砂浓缩及料浆制备、泵送系统。每套充填系统均由1个尾砂浓缩贮存装置、1个水泥仓、1台水泥给料设备、1个高浓度搅拌槽、1台料浆输送泵以及相应的仪表控制系统组成。每套系统均实现尾砂充填和输送高浓度尾矿堆存，单套能力约100m3/h。有3个容积约1000m3的直径φ8.6m尾砂浓缩贮存装置。有3个容积约180m3的水泥仓，有3条垂直充填钻孔，钻孔直径φ250mm，深200m，钻孔内放耐磨性强的双金属复合钢管套管，外直径φ152mm，壁厚δ12mm。当井下需要充填时，尾砂浓缩贮存装置内的尾砂经浓缩沉降后由装置底部管路放入高浓度搅拌槽内，需要胶结充填时，启动微粉秤把灰砂比的水泥输送到搅拌槽内，按70%～75%重量浓度配比要求，再添加配比的水搅拌均匀制成合格的充填料浆。在能够自流输送的区段采用自流方式将充填料浆送到充填采场；不具备自流输送条件的，则采用柱塞泵方式输送。充填料浆经充填钻孔及充填管路输送至井下各中段采空区进行充填；充填富裕或不充填时的全部尾砂经尾砂浓缩贮存装置浓缩后，由装置底部管路放入高浓度搅拌槽内，按67%重量浓度要求经搅拌后进入料浆输送泵，经尾砂管路泵送至尾矿库堆存，充填倍线≤7。矿床成因是沉积-改造型砂砾岩铜矿，现开采对象是北矿带和东矿带，北矿带有Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅲ-1矿体，东矿带有Ⅱ-2、Ⅱ-3矿体；矿石f系数8～10,体重2.68t/m3、安息角36.5°、松散系数1.76,大部分顶板围岩—白垩系上统钙质杂砂岩、粉砂岩及底板围岩（含砾砂岩）、局部岩石破碎地段稳固性差；自北东向南西流经矿区的卓尤勒苏河，流量约1.37×108m3/a，需保护，矿区地下水涌水量为222 m3/d。地下采矿方法有上向式水平充填采矿法、分段空场嗣后充填法、无底柱分段崩落法三种。后两种采矿法生产效率高为480t/台班，两班供矿。在试生产期间，为早日投产达产，以这两种采矿法为主，没的配备适当的上向式水平充填采矿法。目前采空区18万m3待充，充填欠帐太多了；当前中深孔4028#采场每天爆破2～3排炮孔，浅采2775分段1～4盘区正在回采，浅采采场201#采场刚形成供矿能力，地下生产能力降到只有2300t/d，备采矿量不足238kt，显然采充失调了。大部分中深入孔矿柱不能及时回采，中深入孔落矿逐渐减少，上向式水平充填采矿法增多，采切成本增大，萨热克铜矿对上向式水平充填采矿法存在缺点进行了优化。

1 原上向式水平充填采矿法简介

适用于厚度＜8m矿体。沿走向布置矿块，矿块长度60m，矿房长度55m，中段高60m，每分层回采高度3m，最大作业高度4.5m，5个分层为一个分段，分段高15m；每中段分为4个分段。采场之间留5m宽的间柱，间柱可根据矿石的品位高低情况可回采或不采，不留顶柱和底柱。

采准切割工程主要有分段巷道、分段巷道联络道、充填通风泄水井、分层联络道、分层巷道、溜井、溜井联络道等。采用脉外采准方式，在矿体的下盘布置分段巷道和溜井。各分段之间通过斜坡道相联通，人员、材料、设备通过斜坡道和分段联络道进入各分段巷道，再通过过分层联络道和分层巷道进入采场作业。

采用YT-28浅眼落矿，使用2m3柴油铲运机出矿，生产效率为260t/台班，两班供矿。

新鲜风流由主斜坡道经过分段巷道和分层联络道进入回采作业面，污风经充填回风泄水天井排到上中段巷道，再经回风井排出地表。为加快爆破炮烟排出，采场采用局扇加强通风。

回采结束后，对于第一分层3m高和二分层以后上部0.4m采用灰砂比1∶6的水泥胶结充填料进行充填，以作为上分层回采的底板，其余采空区采用非胶结尾砂充填。在充填前需要架设砖砌挡墙，封闭采空区巷道、天井联络道，预留泄水孔排出溢流水。掘进的废石（分层联络道压顶的多余废石）作为充填料由铲运机送进相近需充的采场。如图1。

图1 原上向式水平充填采矿法

2 存在缺点

（1）采切比较大，采切工程量大，采切比达87m3/kt。

（2）回采采场数量受限。利用探矿巷扩大成采场分层联络道，间柱只有5m，相邻采场不能进行同时回采，中段生产能力小。倘若相邻采场同时回采，必增大间柱宽，这样导致损失率上升。

3 优化采切工程

萨热克铜矿针对上向式水平充填采矿法存在缺点，根据矿山资源、矿体赋存状况、采矿工艺、采掘运设备现状在采切工程上作了部分优化。

（1）优化采切巷道断面。根据矿岩性质、生产设备、安全生产、采矿设计及安全规范要求，减少采切巷道断面。分段巷道联络道、分层联络道、拉底巷道断面由9.13m3改为7.286m3；充填通风泄水井断面由4m3更改为2.88m3。

（2）优化采准工程。减少一条充填通风泄水井，在间柱中布置充填通风泄水井，相邻采场回采时可利用,在探矿巷边布置上下没联络道路，减少6 m。在井内安装安全平台、梯子、照明后，就是一个安全通道，与分层联络道构成了采场两个安全出口。每3 m～5 m高掘两边联络道，便于安装安全平台，作为充填回风泄水行人通道。第一分层回采，利用探矿巷扩大成采场分层联络道，第二分层回采联络道起点在分段探矿巷内，终点大致在第二分层中央，重车上坡时，坡度缓，大约12%～15%；重车下坡时，坡度陡，大约15%～18%。下上分层联络道管二层。因矿块间柱没有被破坏，相邻采场能同时回采，两个中段增加了8个生产采场；回采时相邻采场没有相互干拢，减少矿石损失贫化。

（3）优化切割工程：以前每分层沿矿体走向进行分层巷道切割，切割工程量大，效率低。现采用在分层联络道尽头垂直矿体走向开展切割，以1.5m高空间作为回采自由面，从采场中间向两端前进式回采。可减少切割巷552m。

（4）采场集中生产设备利用率提高，易于生产组织安全技术的管理，确保中段生产能力不下降。

（5）若间柱回收时，利用探矿巷和充填通风泄水井进行回采。

4 结语

上向式水平充填采矿法经采切工程优化后，萨热克铜矿两年生产应用表明，采切比降至56.4m3/kt，降低了35.2%，降低了采切成本；回采采场集中生产设备利用率高，易于生产组织安全技术的管理；在中深孔采场大大减少情况下，增加了浅采回采采场数量，维持地下生产能力在3500t/d以上，保证了选矿供矿。