脉外上向进路充填采矿法在柴胡栏子金矿的应用

徐东，范文涛

摘要：柴胡栏子金矿温家地矿区高品位5#脉位于区域成矿构造破碎带内，采用浅孔留矿采矿法开采存在采矿损失贫化高、安全性差、生产效率低等问题。基于确保采场作业安全，控制地压稳定，降低采矿损失贫化及保证采场生产能力等方面考虑，提出了采用脉外上向进路充填采矿法回采深部急倾斜中厚破碎矿体，并详细论述了采场结构参数、采准工程布置、回采工艺等。工业试验结果表明：采用脉外上向进路充填采矿法开采，主要技术经济指标达到了预期，采矿损失率5.5 %，矿石贫化率5.4 %，采场综合生产能力达到96.3 t/d，实现了安全、高效、简单、节约、高回收、低贫损的目标。

关键词：脉外;上向进路;充填采矿法;构造破碎带;急倾斜中厚矿体

中图分类号：TD853.34 文章编号：1001-1277（2022）03-0033-03

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20220307

引 言

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司（下称“柴胡栏子金矿”）位于内蒙古自治区赤峰市松山区初头朗镇，于1983年开始开采。2008年11月由山东黄金集团有限公司收购经营，采用竖井-平硐联合开拓的方式，浅孔留矿采矿法开采，生产能力达500 t/d。柴胡栏子金矿由温家地矿区、石板沟矿区等组成。温家地矿区5#脉27勘探线—28勘探线矿体品位高，平均倾角大于70°，平均厚度约14 m，属于典型的急倾斜中厚矿体。随着开采深度的增加，温家地矿区高品位5#脉矿体和围岩稳固性变差，仍沿用浅孔留矿采矿法进行开采，存在采矿损失贫化高、安全性差及井下生产效率低等严峻问题[1-2]。因此，亟需一种安全、高效、简单、节约、高回收、低贫损的采矿方法进行深部急倾斜中厚矿体的开采[2-4]。

目前，急倾斜中厚矿体的开采已经逐渐由空场采矿法向充填采矿法转变[5-7]，尤其是上向水平分层充填采矿法和上向进路充填采矿法。由于各种采掘设备的进步，充填采矿法的采矿效率和工艺也在提高[8-9]。柴胡栏子金矿温家地矿区采用脉外上向进路充填采矿法对5#脉采场进行开采，取得了较好的应用效果。

1 工程概况

柴胡栏子金矿温家地矿区位于七老图山北麓，区内主要地质构造为NEE 向倒转的复式背斜构造与2条北西向的断裂构造。矿区岩石以角闪石岩、闪长岩和花岗岩为主，区内矿石密度2.84 t/m3，岩石密度2.75 t/m3，湿度2.6 %～3.0 %，硬度8.10，矿石结块性和可黏性弱，松散系数1.6，未发现较大溶洞。

本文选择在温家地矿区14中段5#脉140528采场进行现场工业试验，试验采场位于27勘探线—28勘探线。采场走向长度约80 m，平均厚度约14 m，矿体走向109°，倾向100°，倾角约75°，平均品位3 g/t，属急倾斜中厚矿体。矿体本身稳固性较好，矿体上盘为玢岩，且有破碎带，采场暴露面积及暴露时间受到限制;下盘为大理岩，有F1断层，稳固性较差。

2 采矿方法选择

温家地矿区5#脉140528采场矿体属急倾斜中厚矿体，该类矿体具有矿体倾角大，矿体厚度变化较大，矿岩稳固性较差等特点。根据矿体的开采技术条件，以及已有急倾斜中厚矿体的采矿方法经验，提出浅孔留矿采矿法、脉内上向水平分层充填采矿法和脉外上向进路充填采矿法等采矿方法，其优缺点对比见表1。

由表1可知：脉外上向进路充填采矿法适用于矿岩不稳固、品位较高矿体的开采，具有回采安全、高效等优点，因此选择该方法作为140528采场矿体的开采方法。其标准方案见图1。

3 脉外上向进路充填采矿法

3.1 采场结构参数

该方案将矿体划分为采场，从下往上分层连续开采，进路宽4 m，进路长度为采场走向长度。采场沿矿体走向布置，采场长60 m，宽为矿体厚度，沿矿体走向在采场内布置3～4条进路;阶段高度40 m，进路分层高度3.5 m，不留设底柱，顶柱3～5 m。

3.2 采准工程布置

采场采用下盘脉外分段平巷分段出矿和溜井集中出矿的脉外无轨采准方式。平行矿体下盘边界布置分段运输平巷，各分段运输平巷通过联络道与主斜坡道相通。采场分层联络道将分段运输平巷与采场相连，溜井联络巷与中段集中出矿溜井相连，从而构成盘区下盘脉外无轨采准系统。为便于出矿，重车上坡的坡度不超过15 %，空车上坡坡度不超过21 %，以此为依据进行分段平巷设计和采准工程量优化。

由图1可知，采场下部不留底柱，从中段底板开始回采，回采后在底板上构筑钢筋混凝土假底，上部留3～5 m的頂柱，待中段回采结束后统一回采。采准切割工程量见表2。

3.3 回采工艺

在回采时，从下往上分层连续开采，采场内每分层以进路形式间隔回采，采场内各进路回采并接顶充填后转入下分层回采，直至回采至顶柱进行接顶充填。顶柱待整个中段内所有采场回采充填养护后进行回采。

1）凿岩爆破。采用液压凿岩台车进行机械化凿岩，以增加凿岩效率。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，采用楔形掏槽方式首先形成爆破自由面。掏槽孔炮孔排距0.5 m，炮孔与工作面夹角为85°，孔底保持0.1～0.2 m的距离;辅助孔间距取0.6～0.9 m;周边孔间距取0.7 m，周边孔距进路轮廓线0.2 m;掏槽孔深3.2 m，底孔深3.2 m，其余孔深3.0 m。

2）采场通风。新鲜风流由斜坡道进入中段或分段平巷，再从中段或分段平巷通过分层联络道进入采场，清洗工作面后的污风经充填回风井排到中段运输巷，最后经回风井排至地表。由于进路回采为独头掘进工作面，当进路施工时必须加装局部通风扇进行通风，风机和启动装置安设在离掘进巷道进口10 m以外的进风侧巷道中。每次爆破后，必须经过30 min通风之后，人员才可进入采场继续作业。

3）采場支护。采场爆破并经过充分通风排除炮烟后，需要进行浮石检查和撬毛作业。检撬作业从采场口开始，由外向里，最后进行工作面的检撬、撬毛，撬毛工作结束后才可进入采场检查顶底板安全情况及落矿情况，并进行采场支护。采场支护以管缝式锚杆为主。支护网度视采场稳定性具体而定，采场稳定时可适当增加锚杆网度。

4）采场出矿。矿房内的出矿主要在采场联络巷和分段平巷中进行。落下矿石堆积于采场的水平底板上，采用柴油铲运机等无轨设备在采场内将崩落矿石铲出，经采场联络巷、分段运输平巷与溜井联络道运至各分段溜井口，并将其倒入溜井内，经过下盘阶段运输巷，统一提升至地表。

5）采场充填。

每条进路回采完毕后，立即进行充填准备，充填准备主要是砌筑充填挡墙，并留好泄水检查孔，铺设充填管线等。待所有准备工作完成后，即可对已采进路进行充填。充填分为一步采充填和二步采充填：一步采充填采用胶结充填，二步采充填采用非胶结充填。为确保矿石顶柱的回收，第一分层所有进路均用胶结充填料充填。

3.4 主要技术经济指标

由试验采场主要技术经济指标（见表3）可知，脉外上向进路充填采矿法采矿回采率高、矿石贫化率低，回采充填作业强度大，但采用高效的凿岩台车和铲运机出矿提高了采场综合生产能力，达到了预期效果。

4 结 论

1）温家地矿区14中段5#脉矿体属急倾斜中厚矿体，其上盘存在破碎带，暴露面积受限，下盘存在断层，稳固性较差，矿体开采难度大，较适于采用脉外上向进路充填采矿法开采。

2）脉外上向进路充填采矿法的采场暴露面积小，进路随回采进行接顶充填，降低了矿体开采时的风险;凿岩机、铲运机等机械化装备的使用，提高了工作效率，节约了劳动成本，实现了安全高效生产的目标。

3）经现场工业应用，脉外上向进路充填采矿法的主要技术经济指标达到预期，采矿损失率5.5 %，矿石贫化率5.4 %，采场综合生产能力达到96.3 t/d，有效完成了生产任务。

[参 考 文 献]

[1] 唐振江，王文茂，李施庆，等.上向水平进路充填采矿法在嵩县金矿的应用[J].黄金，2019，40（2）：39-41，45.

[2] 李夕兵，黄麟淇，周健，等.硬岩矿山开采技术回顾与展望[J].中国有色金属学报，2019，29（9）：1 828-1 847.

[3] 丁明龙，宋卫东，江国建，等.上向水平进路充填采矿法在大尹格庄金矿的试验研究[J].有色金属（矿山部分），2013，65（6）：6-8.

[4] 李永辉，顾生春，王海文.机械化上向水平分层充填采矿法在哈图金矿的应用[J].黄金，2019，40（12）：32-35.

[5] 王志惠，张传柱，朱明坤.上向水平分层干式充填采矿法在黑岚沟金矿的应用[J].黄金，2019，40（11）：39-42.

[6] 周述峰，公培森，宋恩祥，等.下向进路充填采矿法在嵩县山金的应用[J].黄金，2020，41（5）：36-39.

[7] 熊国雄，赵雄文，卢波，等.上向水平进路充填法在铜绿山矿的应用[J].现代矿业，2012，27（11）：4-6.

[8] 何洪涛，周磊，王湖鑫.上向水平进路充填采矿法在和睦山铁矿的应用研究[J].有色金属（矿山部分），2012，64（1）：13-16.

[9] 李湘洋，宋卫东，杨勇，等.焦家金矿下向进路充填采矿法人工假顶优化设计及应用[J].黄金，2020，41（1）：30-33.

Application of out-of-vein upward approach filling mining method in Chaihulanzi Gold Mine

Xu Dong1，Fan Wentao2

（1.Chifeng Chaihulanzi Gold Mining Co.，Ltd.; 2.Xilin Gol League Shanjin Baiyin Hubu Mining Co.，Ltd.）

Abstract：The high-grade 5# vein in Wenjiadi mining area of Chaihulanzi Gold Mine is located in the fracture zone of regional ore-forming structure.The short-hole shrinkage mining method is faced with the problems of high mining loss and dilution，poor safety，low production efficiency.Based on the considerations to ensure the safety of stope operation，control the stability of ground pressure，reduce mining loss and dilution and ensure stope production capacity，the out-of-vein upward approach filling mining method is put forward to extract the steeply inclined medium-thick broken ore body in the deep part.The stope structure parameters，mining preparation engineering layout，and mining technology are discussed in detail.The industrial test results show that by using the out-of-vein upward filling mining method，the main technical and economic indicators live up to the expectations，the mining loss rate is 5.5 %，the ore dilution rate is 5.4 %，and the comprehensive production capacity of the stope reaches 96.3 t/d，achieving the goals of safety，high efficiency，simplicity，economy，high recovery and low dilution.

Keywords：out-of-vein;upward approach;filling mining method;tectonic fracture zone;steeply inclined medium-thick ore body