鳳凰山銅礦上向水平分層尾砂充填采礦法工藝流程技術改進

（銅陵有色股份鳳凰山礦業有限公司，安徽 銅陵 244000）

1 礦山簡介

鳳凰山礦業公司位于安徽省銅陵市義安區鳳凰山村境內，居南陵、青陽、銅陵三縣交界處，礦山自1971年投產至今已由-40m水平采至-500m水平，目前礦山的生產能力為日采選礦石量500噸（16.5萬噸/年）。

礦床成因為高-中溫熱液交代矽卡巖型礦床，主要為銅礦石。礦體呈中厚到厚層似板狀陡傾斜狀，總體形態為上大下小、中間厚兩端薄的透鏡體，銅礦石平均品位1.2%左右。多年以來礦山主要采用上向水平尾砂充填法，在確保地表不出現塌陷的情況下，安全高效充分地回采自然資源，又能使尾砂充入地下，減少了環境污染[1]。

2 上向水平分層尾砂充填采礦作業工藝流程在本礦山的實際應用簡介

上向水平分層尾砂充填法是自下而上進行分層回采，每分層采出礦石后充入尾砂體，用于支撐采空區邊幫和作為下一分層回采的工作平臺[2]。

在本礦山中實際應用作業工藝流程詳細如下：礦體在垂直方向上以60m～80m的高度進行階段劃分并在每個階段沿礦體走向施工沿脈運輸巷道，沿脈運輸巷道形成后，沿礦體走向每隔100米左右劃分礦塊進行采場布置，采場寬為礦體厚度，相鄰采場間留3米厚永久間柱，采場兩端各布置一個溜井一個人道一個通風天井，采場留7米高底柱。

在礦塊里進行采準作業形成人道、溜井以及通風天井，進而掘進形成頂底板高差為3米的拉底巷道。人員對拉底巷道掘進剝幫并探礦到位后，向上打升頂眼并爆破3米高的頂板，礦石下落形成約4.5米高的礦堆，此時采場頂、底板便形成了約6米的高差；然后人員攀爬至礦堆上方找頂支護并繼續向前施工平行孔進行壓頂直至該分層結束。礦堆在達到一定的長度（一般在10米以上）后方能出礦，壓頂工作全部結束后再將剩余礦堆集中放出，一個分層結束后采場形成約6米高的空區。此后采場開始安裝3米高的人道、溜井鋼圍堰并進行充填，充填時先充尾砂2.5米，最后充尾膠0.5米，充填總高度為3米；充填后采場頂底板形成3米的高差，并作為下一個分層的回采作業平臺，依次如此循環。

3 該采礦作業工藝流程存在的問題及原因分析

（1）采場部分區域暴露時間太長，不利于安全。一個采場實際施工作業時，是分段壓頂的，先完成壓頂的區域巖體暴露時間過長（一般為1～2個月或更長），該區域在空頂高度約6米的情況下依靠圍巖的自身強度支撐，由于鳳凰山礦圍巖上盤為閃長巖，巖石性質較差、強度小、易破碎，故經常出現頂、邊幫垮塌現象。

（2）采場很難做到連續不間斷供礦，備礦壓力大。一個采場在前期作業時其出礦量不能滿足正常提礦要求（正常一個中段一個班運提礦石180噸），后期大量出礦時方能滿足正常提礦要求。這就無形中給各個采場的協調以及作業順序提出了嚴格要求。同時目前鳳凰山礦的運提設備老化經常出現故障；運提系統比較繁瑣、路途遠、耗時長；這就使得當礦山需要大量供礦并集中運提時往往受各種不利因素影響較大。

（3）采場充填耗時較長，影響采充作業循環。目前鳳凰山礦用于充填的尾砂主要來源于選廠尾泥分級以后形成的尾砂，正常該尾砂形成量占出礦量的40%，這遠不能滿足正常的井下充填量需求，故有時需要從外面購買尾砂。目前鳳礦只有三個儲砂池最多能儲存3000立方米尾砂，尤其在充填面積較大的采場時，往往需要一邊充填一邊購買尾砂加入儲砂池，這就使得充填時間拖延較長，影響采場作業循環。

（4）原因分析。目前鳳凰山礦已進入深部開采階段，地壓逐漸增大，礦體逐漸變薄、變緩，破碎帶穿插情況增多，采場頂、邊幫更難控制，冒頂、片幫的情況也在增多，采場繼續采用壓頂3米、空頂高度6米的方式回采極易出現邊幫垮塌現象，增大支護難度的同時，加大支護成本和回采時間，不利于作業安全。

該采礦作業工藝流程，使得采場在不同的階段，出礦量不同，極易導致礦山的供礦量不均衡。

4 針對該采礦工藝流程進行技術改進，詳細如下

將采場（頂底板高差為4米）分成A、B兩個區域，確保每個區域里面都有一個人道、一個溜井。將鏟運機移動至B區以后開始在A、B之間打壩，對A區域進行充填使其頂底板高差縮小為1米。作業人員自B區域向A區域通過挑頂將爆落下的礦石鋪設斜坡道進行向前鏟頂作業（施工水平孔壓頂），鏟頂高度為3米，鏟頂后采場頂底板高差為4米；白班鏟頂作業，小夜班利用鏟運機出礦下B區域漏斗，每班可保出礦量150噸左右。鏟頂作業過了A區域的溜井、人道以后，將鏟運機移動至A區域，開始充填B區域使頂底板高差縮小為1米；此時A區域鏟頂礦下至A區域所在的溜井直至該區域回采結束。A區域回采結束以后，B區域已充填結束，開始自A區域向B區域鏟頂，出礦下A區域溜井。待鏟頂過了B區域溜井、人道以后，將鏟運機移動至B區域，開始打壩充填A區域使其頂底板高差縮小為1米；同時B區域繼續鏟頂，礦石下B區域溜井，直至回采結束。B區域回采結束后，A區域已充填結束，即可開始自B區域向A區域鏟頂，依次如此。

5 上向水平分層尾砂充填法采礦工藝流程技術改進后的優勢及經濟效益分析

①提高了作業安全。采場空頂高度始終在4米以下，可大大改善圍巖支撐采空區的能力，減少邊幫垮塌現象；高度控制了就可以提高礦石回收率、減少貧化，同時可以大大減少采場頂幫支護成本。②實現連續不間斷供礦，緩解備礦壓力。采場每天白班鏟頂一茬炮采礦量約150噸，小夜班出礦，實現了班班有礦采，天天有礦出，大大緩解了集中運提的壓力，確保了礦山生產穩定。③實現了采充良好循環。一個采場分兩個區域分別進行充填，一個區域充填時，另一個區域在供礦，同時每個區域充填的尾砂需求量降低為原來的一半，緩解了充填壓力，減少了充填時間，延緩了充填尾砂備料壓力，實現了采充良好循環。④經濟效益分析。-440m中段2#采場已接近-360m水平，頂板不穩定，淋水大，我們改進后的工藝方法應用于該采場生產中，取得了很好的成效。采場空頂高度控制在4米以下，安全、高效地完成了分層回采工作。采場采用以往工藝支護錨桿時，工藝改進以后，只需要對部分不穩定的頂板進行支護，兩幫不需要支護錨桿，一分層消耗錨桿約300根，節約700根，目前螺紋鋼錨桿成本（含材料、人工、機械等）約120元/根，一分層共節省支護成本8.4萬元。采場在使用改進后的工藝作業時，采場跨度進一步擴大，剝幫到位的同時，所留礦柱也進一步縮小，增大了采場出礦量的同時，降低了采場損失率。工藝改進以后，該采場每分層面積擴大至1200平方米，出礦量增大至1.22萬噸，較以前每分層增多2000噸礦石量，價值100多萬元。

[1]解世俊，周德元，宋曉天，等.采礦手冊[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[2]王青，史維祥，采礦學[M].北京：冶金工業出版社，2007.