論機械化點柱式上向水平分層充填采礦法的應用與發展

（玉溪礦業有限公司大紅山銅礦，云南 玉溪 653100）

大紅山銅礦西部礦段礦體中、西部B100-B160線以薄小礦體為主，礦體連續性差，區域礦體產狀特點不適于采用技術工藝相對較為成熟的空場法，為提高資源回收率，對采礦工藝的改進勢在必行。機械化點柱式上向水平分層充填采礦法對回采薄小礦體比較有利，可以提高礦體回收率和降低礦石損失貧化率[1,2]。

1 礦體賦存條件

大紅山銅礦西部礦段200m-300m標高B100～B128線區域位于大紅山群曼崗河組第三巖性段(Ptdm3)中上部,Ⅰ號礦帶產出其中。Ⅰ號銅鐵礦帶各礦體呈層狀、似層狀產出。走向為N50-75°W，傾向南西，傾角20°～35°。礦體產狀與圍巖產狀基本一致，傾向為南西，產出比較穩定。區域內Ⅰ號礦帶含礦地層自上而下產出Ⅰc含銅菱鐵磁鐵礦體→Ⅰ3含鐵銅礦體→Ⅰb含銅磁鐵礦體→Ⅰ2含鐵銅礦體。主要金屬礦物有黃銅礦、磁鐵礦、菱鐵礦，次要金屬礦物有斑銅礦、黃鐵礦[3]。

2 機械化點柱式上向水平分層充填法采礦工藝特點

（1）適用條件：適用于厚度7m以上、傾角20°～45°的單層礦體以及礦體厚度2m～7m、傾角20°～45°且礦體間夾石剔除厚度大于2m的多層礦體和傾角20°～45°且上層礦體厚度大于7m的礦體[4]。

（2）盤區布置及構成要素：盤區沿走向布置，沿走向長200m，傾向斜長按20m分段高度作控制，盤區內按走向長度50m劃分為4個采場；采場間及盤區間沿傾向留間柱，間柱寬度3m～4m，采場內根據頂板穩固性留規則點柱，原則上點柱規格為3×3m～4×4m，間距約10m～13m。

（3）開采順序：多層礦體可同時開采，確保上下層礦體間柱和點柱在豎向對齊。

（4）采準切割：采用脈外下盤采準布置形式，在下層礦體下盤沿走向布置分段沿脈干線，干線與礦體相距55m～60m，設置穿脈出礦聯道，便于鏟運機進入分層回采工作面；在盤區中部位置布置脈外溜井，通達運輸水平裝礦穿脈；為便于利用上分段采掘廢石充填，每個盤區設置通上分段的廢石小井。沿礦體走向在分段干線下盤每600m左右布置充填回風斜上山，聯通上部充填回風平巷；相應地在相鄰的兩條回風上山之間中部由下向上分段形成進風上山，兩者配合形成采區進、回風通道。

盤區布置平面圖

在采場中部由分段干線開掘出礦聯道進入采場，每個分段第一次開掘出礦聯道時，向下按15%-18%的坡度開掘至礦體底板，之后水平開掘至掘露上層礦體頂板，之后隨著回采分層的提高，沿出礦聯道進行壓頂，形成上一分層的出礦通道。由出礦進路在各層礦體底板脈內開掘切割平巷到采場端部，再沿礦體傾斜方向開掘采場回風上山到上部分段水平，之后開掘回風聯道與上分段沿脈干線聯通。

（5）回采：盤區內4個采場，按鑿巖、出礦、分層充填等工藝環節安排，1個采場內進行鑿巖、爆破、頂板管理；1個采場進行出礦作業；1個采場進行充填作業。按標準盤區計算，鑿巖、出礦與分層充填周期為1個月左右。分層回采高度3.3m，第一分層回采4.5m～5m，充填3.3m，控頂1.5m～2m。

3 優點與不足

（1）該采礦工藝有利于解決多層礦體的回采問題，對礦體的適應性較強，資源利用率高，采出礦石品質較好，采切比低。

在目前試驗采場中，180中段20-116采場以及20-112～114采場特點突出，采用此種采礦工藝可以很好解決多層薄礦體的回采問題，對于2.5m～3.5m厚的薄礦體回收相對比較容易，只需開鑿切割巷（規格采用4.0m×3.6m 1/3三心拱）即可基本達到礦產回收目的，廢石混入較少，回采品位相對較高。

隨著大紅山銅礦資源量的不斷消耗，資源量不斷萎縮，在開采后期，資源基本以中厚、薄小礦體為主，以整個礦山的發展為出發點，必須加大對薄小礦體的回采力度，從這一點來看，機械化點柱式上向水平分層充填采礦法有其發展的必然性和針對薄小礦體進行回采的優越性。

（2）機械化程度高。鑿巖、出礦以及護頂工作實現了全部機械化作業，作業效率高，大大減輕了作業人員的工作量，在作業面數量足夠的情況下可以很快提升生產能力。

（3）礦體開挖過程中形成空區，空區面積隨著開采的不斷推進而擴大，過程中地壓越來越明顯，安全管理難度大，特別是前期切割工程施工過程中，由于作業空間有限，出現錨桿無法施工或支護效果不理想的情況，安全問題比較突出。在整個回采作業過程中，回采高度不斷增加，加之遇到斷層或者破碎帶時光面爆破控制效果有限，頂板垮落造成頂板超高。

4 工藝發展和改進方向

結合工業驗證試驗中出現的問題和不足，要推進工藝的發展和應用，要切實解決好以下幾點問題：

（1）明確設計思想，優化設計，提高設計的可操作性和指導性，重點考慮通風系統、充填系統和采場內部安全線路的優化。

同時，重視技術培訓和推廣工作。通過組織集中培訓或外出參觀學習交流的形勢，，提升對工藝技術特點的理解和認知，并力爭實現技術創新。

（2）嚴格控制施工順序、施工質量和采充順序，制定針對性強的組織措施。結合探礦、回采、充填需要，在設計過程中充分考慮切割工程的施工順序，編制采場回采和充填計劃，并嚴格實施控制。施工嚴格執行光面爆破，針對區內影響較大的斷層，在作業前期必須制定嚴密的施工組織措施。

（3）加快先進機械化設備的引進或研發進度，力爭逐步實現作業和安全管理的信息化、機械化、無人化，實現工藝技術可行、經濟合理、安全可靠的目標。

隨著采礦工藝技術在生產中的應用和不斷推進，通過采取技術管控、安全管理措施，改善技術參數，總結管理經驗，整個采礦工藝必將逐步完善，資源回采效率以及回采安全系數會不斷提高，工藝的發展和應用前景廣闊。

[1]采礦知識問答/徐忠義，杜前進編.—北京：冶金工業出版社，1997.1.

[2]中華人民共和國國家標準.爆破安全規程，GB6722-2003.北京：中國標準出版社，2004.

[3]納宗會.礦山安全與生產技術.昆明：云南科技出版社，2005.

[4]解世俊.金屬礦床地下開采[M].冶金工業出版社，2007.