归来庄金矿采矿方法优化与应用

户瑞平 刘 勇 王永娜

（山东黄金归来庄矿业有限公司）

山东黄金归来庄矿业公司金矿位于山东省平邑县城东南25 km。矿山原为露天开采，现已转入井下开采，采用竖井与主斜坡道联合开拓，-110 m以上现采用机械化上向水平分层进路胶结充填采矿法。

1 工程地质概况

（1）矿体赋存要素及构造特征。矿体赋存于I号断裂带内，属构造破碎带蚀变岩型金矿床。矿体走向近东西90°，倾向南，矿体以玢质角砾岩为主，灰岩型矿石较少。矿体下盘产状：倾向195°～215°，倾角37°～65°；上盘产状：倾向145°～220°，倾角60°～69°［1］。

（2）矿体围岩及蚀变特征。矿体上盘围岩为黑色条带灰岩岩，下盘为灰色灰岩、灰黑色条带灰岩。

（3）矿岩的稳固性。矿体和围岩稳固性为中等稳固。

（4）矿体揭露情况。根据1中段35～25线穿脉揭露矿体，在31线至34线处矿体平均厚度为10 m，28线至25线处矿体平均厚度为8 m。

2 现有采矿方法介绍

根据工程地质资料及矿山开采现状，设计采用机械化上向水平分层进路胶结充填采矿法（图1）。

2.1 采准工程布置

采场阶段高度为40 m，阶段设计3个分段布置采准工程，分段运输巷沿脉布置于矿体下盘围岩中，根据地质勘探线每50 m左右布置采场斜坡道至矿体，矿体下盘围岩中布置采场天井解决采场内通风、泄水问题，同时兼作安全出口［2-3］。各分段运输巷设计与主斜坡道贯通作为分段主巷运输行人通道。

2.2 回采工艺

采场沿矿体走向布置，采场宽度为矿体水平厚度，采场长度为50 m，中段高度为40 m，分段高度为12 m左右，分层高度为3 m，进路宽度为3 m。进路回采属于掘进式回采，炮孔布置与平巷掘进布孔方式基本相同，凿岩采用YT-28型凿岩机，钎杆长1.8～2.2 m，钎头为ϕ38 mm的一字形钎头。每个工作面的炮孔数为20～30个，孔深为1.8～2.2 m，炮孔直径为38～42 mm［4］。

3 采矿工艺优化方案

根据矿体揭露情况，考虑现有采准工艺施工脉外运输巷需穿过约150 m的无矿带，采准工程量大，导致回采成本偏高，造成采准工程浪费。

结合1中段揭露矿体及现有工程布置情况，变更设计将1中段分东西2个矿块进行独立回采，即31线至34线为西部矿块，25线至28线为东部矿块。本次优化措施主要针对西部矿块。

3.1 回采方案初步选择

根据矿体地质条件、现有开拓采准工程以及技术条件等因素，初步选择脉内机械化上向水平分层进路胶结充填采矿法，并与现有采矿方法进行对比研究，得到的技术经济指标见表1。

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从以上各种采矿方案技术经济指标分析来看，上向水平分层充填采矿法的经济效益比较合理，但是鉴于该矿上盘围岩比较破碎，采空区不宜长期空顶，故而不适采用。而机械化上向水平分层进路胶结充填采矿法采准工程量较大、采矿成本较高，只有脉内上向水平分层进路胶结充填采矿法比较适用。

3.2 脉内上向水平分层进路胶结充填采矿法的应用

3.2.1 采准工程布置

该采矿中段高度为40 m，中段运输巷主巷布置在矿体下盘围岩中。根据矿体赋存状态及探矿需求，依据地质勘探线间隔50 m布置探矿穿脉及天井工程。为提高矿块整体回采效率，中段内设计3个分段，分段高度12 m，每个分段分3～4层回采，分层高度依据矿体稳固情况设计3～4 m。底部留有3～4 m高底柱，此部分矿石由下一中段的相应采场兼采或独立回采。各个分段由主斜坡道在相应标高施工采场斜坡道直达矿体，并垂直施工平巷穿透矿体。待平巷形成后沿矿体下盘左右施工下盘采准巷道直至采场两翼，形成采准空间便可进行回采作业。

3.2.2 回采工艺

在下盘采准巷施工过程中，可在各个勘探线位置施工辅助采准穿脉，将矿体重新划分为独立矿块，以便于采矿进路工程布置。

待采准巷及穿脉完成后即可进行矿石回采，回采过程中，进路布置主要有沿脉和垂直矿体2种布置形式，当矿体厚度大于15 m即可垂直矿体进行采矿，进路规格为4.0 m×4.0 m或3.0 m×3.0 m。反之则需沿脉布置进路，在沿脉采矿时首先进行上盘进路回采，规格为2.5 m×3.0 m或2.5 m×2.5 m，进路长度一般以20～25 m为宜。回采完成后采用胶结尾砂进行接顶充填。待胶结充填体强度达到要求后，即可后退式回采相邻进路，规格为4.0 m×4.0 m。

爆破采用YT-28型风动凿岩机凿水平炮孔，使用2号岩石乳化炸药，人工装药、起爆器材为起爆器加非电导爆管，通过微差爆破落矿，采场内采用局扇压入式强制通风。顶板支护采用管缝式锚杆、锚网或自制穿脉联合支护。采场出矿采用1 m³铲运机或3 m³装载机。

以该采矿方法在1～3分段西部采场应用为例（图2），主要技术经济指标见表2。

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3.3 尾砂胶结充填

进路回采完成后即时充填，充填料主要是尾砂和胶凝材料。充填体的强度直接影响充填质量和相邻进路矿石的回采，因此选择合适的充填配比十分重要。通过优化充填工艺与流程，试验对比得出了一系列数据（表3），对于指导施工具有重要作用。

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试验表明，浓度对强度的影响特别敏感，灰料比1∶8时，浓度73%下28 d强度为2.5 MPa，浓度69%时，则为1.66 MPa。灰砂比1∶8和1∶10，73%浓度时，试块60 d强度接近3 MPa，强度较高［5］。因此，该公司及时优化充填工艺，实现充填流程自动化控制，确保充填质量。

3.4 存在问题及解决方案

通过1～3分段西部采场试验基本取得了预期效果，但是在试验过程中也暴露出诸多问题。

（1）下盘采准巷断面较大，暴露时间较长，顶板维护困难，特别是下盘上三角矿石极易出现滑帮。在施工过程中自制穿带进行支护，取得了良好效果。

（2）工作面布置相互影响，回采效率波动较大，施工过程需加强组织，尽量发挥最大回采效率。

为充分提高矿块整体回采效率，待下盘采准巷施工至采场两翼时可根据矿岩稳固及矿石品位情况适当留取矿柱，后退式扩帮，转变为类似房柱法回采，灵活运用，提高回采效率。

4 结语

归来庄金矿目前已逐步完成露天转井下采矿，根据矿石品位有逐步降低的现状，如何在目前条件及确保安全前提下，实现降本增效，实现效益最大化是该公司面临的最大挑战。试验表明，脉内机械化上向水平分层进路胶结充填采矿法极具推广应用价值。在今后应用过程中将控制爆破和支护措施不断优化创新，会取得更好的经济效益。