山东招远阜山金矿东风矿区矿床开采实践

远义飞，马宏伟，莫东旭，徐涛，罗佳

(1.山东中矿集团有限公司，山东 招远市 265400；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

1 矿床赋存条件及开采概况

阜山金矿东风矿区位于招（远）—平（度）断裂带的北东段，矿区范围内称破头青断裂[1−3]。该断裂为矿区内的主要控矿构造，在平面上呈波状弯曲，走向介于40°～80°之间，倾向南东，倾角介于28°～47°之间，属于倾斜薄至中厚矿体[4−6]。断裂带宽为40m～320m，一般宽为160m。断层泥稳定连续，厚为0.3m～1.6m。该断裂带主要显示为压扭性，并具有多期次活动的特征。断裂带上盘至下盘依次为黄铁绢英岩化碎裂岩、绢英岩化花岗质碎裂岩带、绢英岩化花岗岩带，矿体赋存于下盘的构造蚀变岩带中。主要成矿物质来源于新太古代变质基底和中生代花岗岩。矿石成因类型为细脉状—脉状黄铁绢英岩化质碎裂岩型及细脉—网脉状、脉状、斑点状绢英岩化花岗质碎裂岩型，工业类型为易选低硫银金矿石[5]。

该矿矿区从1972年开始建矿，1975年基建结束并开始投产，迄今为止已开采了45年，靠丰富的黄金资源和不断应用新技术、新工艺，经济效益和黄金产量逐年提高。现有开拓系统为竖井+盲竖井联合开拓方式，提升系统由多条竖井和多条盲竖井组成，采用充填采矿法开采，段高为40m，从+90m～−840m中段共开拓26个生产中段。采用侧翼对角机械通风系统，新鲜风流从主竖井、副井进入，污风经6号盲竖井、7号盲竖井、回风巷从南风井排至地表[6]。

2 充填系统

2.1 充填工艺

该矿区充填站充填方式为胶结充填和非胶结充填2种，充填骨料为分级尾砂，胶结充填时选用当地42.5复合硅酸盐水泥[7]。

来自选矿厂的尾砂经旋流器分级沉砂等一系列处理，贮存于充填尾砂仓。非胶结充填时，充填料浆质量浓度为50%左右，充填料浆沿充填管路途经充填竖井、采场充填井及斜坡道流入采场。胶结充填时，尾砂浆与水泥进行搅拌，制成质量浓度为56%、灰砂比为1∶4的充填料浆，利用非胶结充填管线输送至采场。

2.2 充填前的准备工作

（1）吊挂采场充填管。采场分层出矿后，吊挂采场充填管。吊挂高度高于预计充填砂面约为0.5m。采场两侧各吊挂一根水平充填管，长度为采场单侧长度的2/3左右。

（2）加高顺路溜矿井、人行泄水井。溜矿井钢筒直径为0.8m，壁厚为4mm；人行泄水井钢筒直径为0.8m，壁厚为3mm；均由钢板卷曲焊接而成。顺路溜矿井和人行泄水井架设可与采场充填管吊挂工作同时进行。架设时采用电焊全缝焊接，安装倾角与矿体倾角相同，人行泄水井焊接好后，用木盖封住上口，然后在钢筒外侧包扎1～2层编织布，形成泄水结构。

（3）构筑充填隔墙。采场之间不留间柱，充填隔墙用编织袋装尾砂垒成，高为1.0～1.2m，厚为0.5m，宽为矿体的水平厚度。

2.3 采场充填

充填时，先向充填管中加入5m3左右的清水，以检查整个管路是否畅通和泄漏，并润滑管路。充填过程中，约40%的水需要由人行泄水井排出，需要加强“虹吸”泄水的管理工作，以提高充填效率。停机前，须向充填管内加入3～5m3的清水，用以冲洗管路，防止因充填尾砂沉积而堵塞管路。充填后，采场的空间高度应控制在2m左右。采用多点下料、分次分区充填技术，解决了细长采场充填面不平整、采场泄水慢的技术 难题。

2.4 采场泄水

采用钢筒外侧包扎1～2层编织布泄水。采场充填水从人行泄水天井泄出后，采场泄水天井进入中段巷道，再经钻孔下泄到最低中段，再汇入井下水仓。采场充填泄水一般只须1个班左右，即可进行下一分层回采。

3 采矿方法

3.1 矿房回采方案

矿区中的矿体形态单一，产状变化简单，矿化较连续；矿体厚度变化系数为18%～78%，厚度稳定。针对矿山的开采技术条件及开采现状，确定选用上向水平分层充填采矿法作为矿房回采方案[8−9]，如图1所示。

3.1.1 采场布置及采场结构参数

当矿体厚度小于6m时一般采用沿矿体走向的上向水平分层尾砂充填采矿法，矿块长即矿体走向长度，矿块垂直高度为段高40m，矿快宽即矿体的水平厚度，底柱高6m，采场分层落矿高度为2.0m，最大控顶高度不超过4.0m。厚度大于6m的矿体一般采用垂直矿体走向布置上向水平分层尾砂水力充填采矿法，矿房长即矿体的水平厚度，矿块宽为12m，矿柱宽为3m，底柱高为6m，采场分层落矿高度为2.0m，最大控顶高度不超过4.0m。采用WJD-1型电动铲运机出矿。

3.1.2 采切工程

通过掘进出矿穿连接采场和脉外运输巷，矿房内布置2个溜矿井、1个人行通风泄水井和行人通风充填井。在拉底平巷底板浇筑600mm厚的胶结充填体假底，作为下中段回采的顶板。然后建造溜矿井和人行泄水井底座，形成采场底部结构。

3.1.3 回采工艺

采场回采自下往上分层进行，以溜矿井为中心向采场两侧推进。同一中段沿矿体走向连续布置采场，采场与采场之间呈阶梯式布置。

（1）凿岩爆破。采用7655凿岩机配40mm“一”字型钻头，在充填体上进行凿岩工作，钻凿打倾角为15°左右的孔，孔深为1.5m～2m，排距为0.6m，眼距为1m。一次采高2m，崩下一小层矿后，再站在矿堆上继续上一小分层凿岩，压顶采用控制爆破，保证顶板平整与稳定。凿岩结束后，清洁炮孔，采用人工装药，炸药采用2#岩石炸药，导爆索-导爆管微差雷管复式起爆系统，CHA-300型起爆器配CCH型导爆管非电击发针击发双导爆管一段雷管，双导爆管一段雷管再引爆双传爆导爆索。

（2）采场通风。爆破后，新鲜风流由泄水平巷经通风泄水井进入采场，冲洗作业面后污风由行人通风充填井排至上中段回风巷。

（3）采场出矿。对于爆破作业面区域顶板、两帮不平整部分和倒挂部分采用撬顶等安全措施。视顶板稳固情况，对采场中不稳固区域采用锚杆和锚索联合进行支护，在确认安全后方可出矿。各分层均采用1m3电动铲运机在采场内进行铲装作业，铲取矿石后直接卸往溜矿井装入矿车。分层回采结束后，清理采场，减少遗留矿石，降低矿石损失。

（4）采场支护。待开采至设计高度后，进行采场护顶。对局部不稳固顶板进行锚索-锚杆-钢筋网-素喷混凝土等组合支护方式，支护密度视矿岩稳固性而定。

（5）采场充填。每分层的矿石清理完毕后，根据充填的要求，可进行充填准备及充填作业。尾砂料浆经充填管道从行人通风充填井进入采场，充填至上一分层的巷道底板水平，留1.3m左右的作业空间，待充填体凝固后方可进行上一分层回采作业。回采作业循环图表主要按照凿岩设备效率和出矿设备效率编排，见图2。

3.1.4 技术经济指标

通过对比、计算和分析得出该类型采矿方法的各项技术经济指标，见表1。

图1 回采方案

图2 回采作业循环图

表1 采场技术经济指标

3.2 顶底柱回采

采场设计底柱为6m，不留顶柱。待下部采场回采至上部相应采场底柱时一并回采采场底柱，回采之前施工探空探水眼，探明剩余顶板还有2m，采场顶板较稳固。为最大限度地回采底柱，采用后退式挑顶方式，每2m为一班，待矿石采出后继续挑顶，直至顶柱回采完毕。

4 降低损失和贫化措施

降低矿石损失率和贫化率是提高先进矿山生产效率及经济效益的重要环节，结合多年的生产实践经验，拟通过采用先进开采技术和加强科学管理两个方面，寻求降低矿石损失和贫化的有效措施[13−14]。

4.1 影响因素

阜山金矿东风矿区造成贫化和损失的主要原因包括以下4个方面：

（1）部分矿体倾角在20°～30°之间，落矿中难以控制上下盘边界，混入部分毛石。

（2）个别地段矿体形态比较复杂，中间夹石比较发育，回采过程中混入毛石。

（3）充填体强度达不到设备要求，下一分层回采时，充填面留有一定的矿石，增强充填体强度，只是矿石不能被全部采出。

（4）回采顶柱时，为确保安全，须留有护顶矿层，一般为2m，必要时增加点柱，减少矿石损失。

4.2 降低两率的措施

为了充分利用矿山现有资源，减少因矿石损失和贫化所造成的经济损失，改善矿产原料的治理，根据产生损失和贫化的因素，针对性地制定相应制度与管理规范，采取有效措施降低矿石损失率与贫化率，具体措施如下。

（1）制定相应的管理制度，如“矿石损失与贫化管理制度”、“采场分层验收制度”等，保障各项措施的实施。

（2）技术人员要及时深入采掘作业现场，检查工程地质情况，掘进时及时下达“副产矿石通知单”，杜绝丢矿或以毛充矿现象。回采时及时标定矿体边界，确保有效剔除毛石，采场毛石禁止出坑，存放于采场做充填料。

（3）每个采场充填前，应由技术人员和金矿管理人员进行验收，确保采场边角矿清理干净，物资回收到位，并留有验收记录。

（4）施工单位严格按照技术人员现场标定的矿岩界线进行落矿，减少围岩混入量。

（5）在出矿过程中，严格保护充填面，减少尾砂混入量。

矿山通过采用上述措施有效地控制了矿石的损失与贫化，矿石损失率下降了10%，贫化率下降了15%。

5 结论

（1）阜山金矿东风矿区位于招（远）—平（度）断裂带的北东段，属于倾斜薄至中厚矿体，现有开拓系统为竖井+盲竖井联合开拓方式，开拓、运输、通风等系统完备。

（2）充填站充填方式为胶结充填和非胶结充填2种，充填骨料为分级尾砂，胶结充填时选用当地42.5复合硅酸盐水泥，质量浓度分别为50%和56%，制好的充填料浆经充填竖井、采场充填井及斜坡道流入采场。

（3）针对矿山开采技术条件及开采现状，确定选用上向水平分层充填采矿法作为矿房回采方案。6m底柱待下部采场回采至上部相应采场底柱时一并进行回采，采用后退式挑顶，最大程度地确保开采安全性。

（4）为了充分利用矿山现有资源，减少因矿石损失和贫化所造成的经济损失，改善矿产原料的治理，根据产生损失与贫化的因素，有针对性地制定相应制度与管理规范，有效地控制了矿石损失与贫化，矿石损失率下降了10%，贫化率下降了15%。