進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法試驗研究

余中海

（湖南新龍礦業有限責任公司，湖南 邵陽 422000）

·采 選·

進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法試驗研究

余中海

（湖南新龍礦業有限責任公司，湖南 邵陽 422000）

某金礦目前生產能力為2 000 t／d，需將其生產規模由2 000 t／d擴建至4 000 t／d。通過分析礦體賦存的地質條件、礦體產狀以及圍巖狀況，提出了進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法。選取了具有代表性的礦塊作為試驗采場，對進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法進行研究。提出了采礦方案的具體特征、礦塊布置及結構參數等，并對其采切、回采等工藝進行設計，計算了工程量及盤區生產能力，計算結果表明該采礦方法能滿足4 000 t／d的產能。

采礦方法；試驗采場；嗣后充填；工程量

采礦方法的優劣關系著礦山的生產能力，因此選擇合適的采礦方法對保證礦山的生產規模來說至關重要。某金礦位于山東省境內，礦區地層主要分布有膠東群英莊夼組地層，巖性為斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖夾黑云片巖、黑云變粒巖等。構造主要以斷裂構造為主，礦區內巖漿巖廣泛發育。礦床類型屬于構造破碎帶蝕變巖型金礦床，礦體主要由黃鐵絹英巖化花崗質碎裂巖組成，礦體的主要特征為，賦存標高－600～－1 390 m。礦體呈脈狀產出，走向長度1 260 m，斜深1 390 m。總體走向45°，傾向南東，傾角36°～50°，平均傾角47°。真厚度1.09～47.61 m，平均10.23 m。屬厚度變化較穩定、品位變化均勻型礦體。礦床基巖和構造帶的富水性較差，且分布不均勻，地下水涌水量相對較小，屬頂底板進水、后期構造充水為主、水文地質條件簡單的裂隙充水礦床。礦區坑道圍巖屬堅硬－半堅硬巖石，巖石質量良好，巖體完整，工程地質條件好，巖石穩固，屬工程地質條件比較簡單的礦床。

為提高采礦生產能力，將生產能力由2 000 t／d擴建至4 000 t／d，需要對金礦的采礦方法進行重新設計。

1 進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法

1.1 試驗采場的選擇

試驗采場礦體脈狀延長平均80 m，總體走向41°，傾向131°，傾角45°，主礦體平均厚度9.20 m。賦礦巖性為黃鐵礦化花崗質化碎裂巖，巖石灰白色，主要由長石、硅質石英、絹云母及黃鐵礦等礦物組成，巖石裂隙較發育，呈碎裂結構，塊狀構造。礦體工業類型為構造破碎帶蝕變巖型，成因類型為中低溫巖漿熱液型。試驗采場下盤圍巖穩固，上盤圍巖位于碎裂帶之下，屬于不穩固巖體。

1.2 采礦方法

1.2.1 標準采礦方法圖

進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法如圖1所示。

1.2.2 方案特征

該采礦方案垂直礦體走向布置礦塊，不留頂底柱，分兩步驟回采，先用進路法回采上盤礦石和間柱，高強度膠結充填，構成支持框架，再用分段空場嗣后充填法大規模回采。進路開采有利于減小近上盤破碎圍巖的貧化，構建的T型框架為分段空場嗣后充填法大規模回采提供了安全保障。

1.2.3 礦塊布置和結構參數

采場垂直礦體走向呈條形布置，采場長度即為礦體寬度40 m，寬度20 m，階段高度54 m，不留頂底柱，4個采場為一個盤區。由于采用兩種采礦方法分步回采，規定進路回采的分段為小分段，分段空場回采的分段為大分段。進路3×3 m2，小分段高9 m，每個小分段負責3條進路，兩個小分段構成大分段，大分段高18 m，落礦斷面17×18 m2。

圖1 進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法

1.3 采切工藝

如圖1所示，采用下盤外脈采準，自階段運輸平巷掘進采場聯絡道至礦體下盤10 m處，沿礦體走向掘進分段聯絡道，各分段聯絡道通過采準斜坡道相連，坡度20%。一個盤區布置一個溜井，通過卸礦橫巷與分段聯絡道相連。對于進路回采，在小分段聯絡道垂直礦體走向每隔20 m掘進下向分層聯絡道，隨回采工作進行，水平分層聯絡道和上向分層聯絡道分別由下向分層聯絡道和水平分層聯絡道上挑完成，根據鏟運機爬坡能力的要求，分層聯絡道坡度15%～25%；對于分段空場嗣后充填，在大分段垂直礦體走向每隔20 m掘進出礦橫巷通達礦體，繼續掘進鑿巖巷道至上盤進路充填體，掘進切割d井至上大分段上盤充填體處，與上分段鑿巖巷道相連，構成回風通路。布置垂直炮孔以切割d井為自由面拉開成切割槽，作為大規模回采自由面。主要的采切工程包括如下：

1.采場聯絡道。采場聯絡道連接階段運輸平巷和采場卸礦平巷，斷面3×3 m2，長10 m，一個盤區布置一個采場聯絡道。

2.卸礦橫巷。卸礦橫巷連接溜井和分段聯絡巷道，作為鏟運機卸礦通道，斷面3×3 m2，每分段一條，一個階段布置6條，共91.4 m，平均每個盤區30.4 m。

3.分段聯絡道。分段聯絡道用于出礦橫巷或分層聯絡巷，斷面3×3 m2，每分段長為盤區長度80 m，盤區內大小分段各一條，共160 m。

4.溜井。每階段布置一條溜井，溜井斷面Φ2 m，長61.8 m，平均到每個盤區20.6 m。

5.出礦橫巷。出礦橫巷大分段礦石運搬出采場的通道，斷面3×3 m2，長10 m，每盤區布置4個，共40 m。

6.分層聯絡道。分層聯絡道是進路回采通達礦體的通道，斷面3×3 m2，長10 m，每個盤區布置8×3條，共240 m。

7.鑿巖巷道。鑿巖巷道是大分段回采的鑿巖進路，斷面3×3 m，長37 m，每個盤區布置4條，共148 m。

8.切割d井。切割d井斷面2×2 m2，長為分段斜長25.4 m，每個盤區布置4條，共101.6 m。

9.切割槽。切割槽斷面15×2 m2，每個盤區布置4條。

1.4 回采工藝

1.4.1 采 礦

采用上行式回采，回采工作分兩步進行，一步驟用進路法回采間柱和上盤礦石：沿下向分層聯絡道掘進進路至上盤圍巖，然后沿上盤圍巖繼續兩側進路回采8.5 m，進路呈T形狀，高強度膠結充填，充填后依次抬分層聯絡道進路開采，充填強度達到要求形成采場人工框架后進行第二步驟——分段空場嗣后充填大規模回采：切割槽上盤三角塊退采布置深度逐漸增加的垂直扇形炮孔，沿整個回采過程在上盤充填體（人工頂板）保護下進行；沿鑿巖巷道布置上向扇形中深孔退采中部礦體；從上大分段鑿巖巷道打下向扇形中深孔退采下盤三角塊。

1.4.2 采場通風

進路法回采布置局扇通風，對于分段空場嗣后充填法，新鮮風流從鑿巖巷道進入，洗刷采場后從上分段鑿巖巷道回風，經充填回風井，進入上階段回風巷。

1.4.3 充 填

進路法通過管道分層充填，對于分段空場，充填管道重上分段出礦橫巷進入采場，下分段出礦橫巷布置濾水擋墻，前進式充填接頂。

1.4.4 主要回采設備

進路回采采用7566氣腿式鑿巖機鑿水平孔，光爆參數，分段空場用Tamrock Quasar1L采礦臺車鑿巖鑿垂直扇形中深孔，出礦采用3 m3興業鏟運機。

2 工程量及盤區生產能力計算

2.1 采切工程量及礦量分配

采切工程量見表1，礦塊礦量分配見表2。

表1 進路法與分段空場嗣后充填兩步驟盤區式開采標準礦塊采切工程量表

表2 進路法與分段空場嗣后充填兩步驟盤區式開采標準礦塊礦量分配表

2.2 盤區生產能力

2.2.1 進路回采

進路回采包括鑿巖、爆破、通風、出礦、充填工序。可安排上下兩個小分段同時進路回采，下分段最上層進路在上分段充填體保護下進行。每天鑿巖一班，爆破一班，進路斷面9 m2，每次掘進2 m，崩礦量49.5 t。

鏟運機每小時最大理論出礦能力按下式計算：

式中：Qc為鏟運機理論出礦能力／t·h－1；u為鏟斗容積，3 m3；γ為礦石體重，2.75 t／m3；k為鏟斗裝滿系數，0.8；m為巖石松散系數，1.55；t為鏟運機鏟裝、運、卸一次的循環時間／s，t按下式計算

式中：t1為裝載時間，30 s；t2為卸載時間，20 s；t3為掉頭時間，一般取30～40 s；t4為其它影響時間，一般取20 s；t5為空重車運行時間／s；t5＝2l／v，代入下列數據計算t5＝123.7 s（l為裝運卸一次作業循環往返運距，進路至溜井平均運距約為120 m；v為鏟運機的運行速度，取1.94 m／s）。

據此可以估算出鏟運機每小時最大理論出礦能力Q＝65.59 t／h

可安排相鄰兩條進路同時回采，待運礦量296 t，一臺鏟運機4.51 h即可運完，故制約進路回采效率的為鑿巖爆破工藝，可一臺班出礦搭配同時進行的4條進路鑿巖爆破可滿足生產要求，即4×1臺班鑿巖，4×1班爆破，一臺班出礦即可滿足兩分段4進路回采。

進路長67 m，以每天2 m進尺計算，全部回采需33.5 d，充填預計10 d，進路回采43.5 d，回采一分段進路需130.5 d，由于組織同時施工，相鄰兩進路同時回采，兩小分段進路完成即完成兩個框架的采充填，共需261 d，盤區框架需522 d。

2.2.2 分段空場大規模回采

大規模回采包括鑿巖、爆破、出礦、通風、嗣后充填工序。采礦循環如下：采用采礦臺車鑿巖，鑿巖5 h、裝藥爆破5 h，通風1 h，落礦步距2 m，崩礦量1 683 t，鏟運機出礦需25.66 h，作業循環36.66 h，礦房礦量11 322 t，工序作業時間246.62 h，以每天有效時間12 h計，共需要20.5 d，充填20 d，礦房開采40.5 d。

2.2.3 回采順序組織表

回采順序組織見表3。

表3 回采順序組織表

如表3所示，先回采進路框架，當完成兩個框架的回采后，即可進行一個采場的回采，盤區大規模回采從進路回采261 d開始，回采完兩個采場后等待另兩個進路框架回采完畢后繼續大規模回采，回采一個盤區回采耗時603 d。考慮貧化損失的盤區采出礦量為157 252.94 t，故盤區生產能力為260.78 t／d。

若需提高生產能力是否考慮上下兩分段進路存在一定超前，同時回采，即4進路2分段同時回采，經計算，此法盤區生產能力為459.8 t／d。

3 結 論

通過對礦體賦存環境的分析，提出了進路法與分段空場嗣后充填盤區采礦方法，主要特征在于先用進路法回采上盤礦石和間柱，高強度膠結充填，構成支持框架，再用分段空場嗣后充填法大規模回采。進路開采有利于減小近上盤破碎圍巖的貧化，構建的T型框架為分段空場嗣后充填法大規模回采提供了安全保障。

通過計算得出該采礦方案的盤區生產能力為260.78 t／d，若考慮上下兩分段有一定超前，其生產能力為459.8 t／d，通過合理的布置盤區，可以達到設計的4 000 t／d的設計規模。

［1］ 谷中元.分段空場法在三道溝鐵礦中的應用［J］.有色金屬（礦山部分），2012，（3）：26－29.

［2］ 韋華南，古德生.某礦分段鑿巖階段礦房嗣后聯合充填采礦法試驗研究［J］.黃金，2010，（6）：23－28.

［3］ 彭士群，王洪武.進路充填采礦法充填技術探討［J］.中國礦山工程，2004，（3）：30－33.

［4］ 解世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業出版社，1986.

［5］ 古德生，李夕兵.現代金屬礦床開采科學技術［M］.北京：冶金工業出版社，2006.

［6］ 谷新建，胡磊.新龍礦業公司極破碎難采礦體采礦方法優化研究［J］.礦業研究與開發，2007，（4）：1－2.

Experimental Study of Sublevel Open Stoping and Subsequent Filling Mining Method with Approach Method

YU Zhong-hai

（Xinlong Mining Limited Liability Company，Shaoyang 422000，China）

The current production capacity of a gold mine is 2 000 t／d，now it′s required to expand its production scale from 2 000 t／d to 4 000 t／d.By analyzing the geological conditions of orebody，the ore occurrence and its surrounding rock conditions，sublevel open stoping and subsequent filling mining method with approach method was selected.By choosing a representative test stope ore blocks，sublevel open stoping and subsequent filling mining method with approach method was researched，the specific features，nugget layout and structural parameters of the mining method was put forward.Production capacity and quantities were calculated and the results showed that this method could meet the 4 000 t／d capacity.

mining method；test stope；subsequent filling；quantities

TD853.34

A

1003－5540（2015）03－0001－04

2015－04－12

余中海（1986－），男，助理工程師，主要從事重點工程和投資方面的研究。