上向式水平充填采礦法采切工程優化

朱先艷，高 進，陳 磊

（1.大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦，湖北 黃石 435122；2.大冶有色金屬有限責任公司礦業分公司技術工程部，湖北 黃石 435101；3.匯祥永金礦業公司，新疆 烏恰 845450）

薩熱克銅礦2010年5月始建，2014年投產，2017年達產。設計、現采選規模為1155 kt/a，浮選法生產銅銀精礦，生產礦山銅9500t/a。主斜坡道開拓方式，硐口+2900m位于礦體西部側翼，主斜坡道是運輸礦石、廢石、人員和生產材料，管纜線和新鮮風流進入井下的通道。主斜坡道進風、主回風井回風的機械對角式通風，在礦體的東部側翼14線附近有一條直徑φ4.5m主回風井，井筒內安裝梯子間，作為井下的第二個安全出口，井深159m。地表建有充填攪拌站，日均需要充填采空區為1306m3，需要消耗干尾砂量為1859t/d，采用全尾砂高濃度充填共有3套尾砂濃縮及料漿制備、泵送系統。每套充填系統均由1個尾砂濃縮貯存裝置、1個水泥倉、1臺水泥給料設備、1個高濃度攪拌槽、1臺料漿輸送泵以及相應的儀表控制系統組成。每套系統均實現尾砂充填和輸送高濃度尾礦堆存，單套能力約100m3/h。有3個容積約1000m3的直徑φ8.6m尾砂濃縮貯存裝置。有3個容積約180m3的水泥倉，有3條垂直充填鉆孔，鉆孔直徑φ250mm，深200m，鉆孔內放耐磨性強的雙金屬復合鋼管套管，外直徑φ152mm，壁厚δ12mm。當井下需要充填時，尾砂濃縮貯存裝置內的尾砂經濃縮沉降后由裝置底部管路放入高濃度攪拌槽內，需要膠結充填時，啟動微粉秤把灰砂比的水泥輸送到攪拌槽內，按70%～75%重量濃度配比要求，再添加配比的水攪拌均勻制成合格的充填料漿。在能夠自流輸送的區段采用自流方式將充填料漿送到充填采場；不具備自流輸送條件的，則采用柱塞泵方式輸送。充填料漿經充填鉆孔及充填管路輸送至井下各中段采空區進行充填；充填富裕或不充填時的全部尾砂經尾砂濃縮貯存裝置濃縮后，由裝置底部管路放入高濃度攪拌槽內，按67%重量濃度要求經攪拌后進入料漿輸送泵，經尾砂管路泵送至尾礦庫堆存，充填倍線≤7。礦床成因是沉積-改造型砂礫巖銅礦，現開采對象是北礦帶和東礦帶，北礦帶有Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅲ-1礦體，東礦帶有Ⅱ-2、Ⅱ-3礦體；礦石f系數8～10,體重2.68t/m3、安息角36.5°、松散系數1.76,大部分頂板圍巖—白堊系上統鈣質雜砂巖、粉砂巖及底板圍巖（含礫砂巖）、局部巖石破碎地段穩固性差；自北東向南西流經礦區的卓尤勒蘇河，流量約1.37×108m3/a，需保護，礦區地下水涌水量為222 m3/d。地下采礦方法有上向式水平充填采礦法、分段空場嗣后充填法、無底柱分段崩落法三種。后兩種采礦法生產效率高為480t/臺班，兩班供礦。在試生產期間，為早日投產達產，以這兩種采礦法為主，沒的配備適當的上向式水平充填采礦法。目前采空區18萬m3待充，充填欠帳太多了；當前中深孔4028#采場每天爆破2～3排炮孔，淺采2775分段1～4盤區正在回采，淺采采場201#采場剛形成供礦能力，地下生產能力降到只有2300t/d，備采礦量不足238kt，顯然采充失調了。大部分中深入孔礦柱不能及時回采，中深入孔落礦逐漸減少，上向式水平充填采礦法增多，采切成本增大，薩熱克銅礦對上向式水平充填采礦法存在缺點進行了優化。

1 原上向式水平充填采礦法簡介

適用于厚度＜8m礦體。沿走向布置礦塊，礦塊長度60m，礦房長度55m，中段高60m，每分層回采高度3m，最大作業高度4.5m，5個分層為一個分段，分段高15m；每中段分為4個分段。采場之間留5m寬的間柱，間柱可根據礦石的品位高低情況可回采或不采，不留頂柱和底柱。

采準切割工程主要有分段巷道、分段巷道聯絡道、充填通風泄水井、分層聯絡道、分層巷道、溜井、溜井聯絡道等。采用脈外采準方式，在礦體的下盤布置分段巷道和溜井。各分段之間通過斜坡道相聯通，人員、材料、設備通過斜坡道和分段聯絡道進入各分段巷道，再通過過分層聯絡道和分層巷道進入采場作業。

采用YT-28淺眼落礦，使用2m3柴油鏟運機出礦，生產效率為260t/臺班，兩班供礦。

新鮮風流由主斜坡道經過分段巷道和分層聯絡道進入回采作業面，污風經充填回風泄水天井排到上中段巷道，再經回風井排出地表。為加快爆破炮煙排出，采場采用局扇加強通風。

回采結束后，對于第一分層3m高和二分層以后上部0.4m采用灰砂比1∶6的水泥膠結充填料進行充填，以作為上分層回采的底板，其余采空區采用非膠結尾砂充填。在充填前需要架設磚砌擋墻，封閉采空區巷道、天井聯絡道，預留泄水孔排出溢流水。掘進的廢石（分層聯絡道壓頂的多余廢石）作為充填料由鏟運機送進相近需充的采場。如圖1。

圖1 原上向式水平充填采礦法

2 存在缺點

（1）采切比較大，采切工程量大，采切比達87m3/kt。

（2）回采采場數量受限。利用探礦巷擴大成采場分層聯絡道，間柱只有5m，相鄰采場不能進行同時回采，中段生產能力小。倘若相鄰采場同時回采，必增大間柱寬，這樣導致損失率上升。

3 優化采切工程

薩熱克銅礦針對上向式水平充填采礦法存在缺點，根據礦山資源、礦體賦存狀況、采礦工藝、采掘運設備現狀在采切工程上作了部分優化。

（1）優化采切巷道斷面。根據礦巖性質、生產設備、安全生產、采礦設計及安全規范要求，減少采切巷道斷面。分段巷道聯絡道、分層聯絡道、拉底巷道斷面由9.13m3改為7.286m3；充填通風泄水井斷面由4m3更改為2.88m3。

（2）優化采準工程。減少一條充填通風泄水井，在間柱中布置充填通風泄水井，相鄰采場回采時可利用,在探礦巷邊布置上下沒聯絡道路，減少6 m。在井內安裝安全平臺、梯子、照明后，就是一個安全通道，與分層聯絡道構成了采場兩個安全出口。每3 m～5 m高掘兩邊聯絡道，便于安裝安全平臺，作為充填回風泄水行人通道。第一分層回采，利用探礦巷擴大成采場分層聯絡道，第二分層回采聯絡道起點在分段探礦巷內，終點大致在第二分層中央，重車上坡時，坡度緩，大約12%～15%；重車下坡時，坡度陡，大約15%～18%。下上分層聯絡道管二層。因礦塊間柱沒有被破壞，相鄰采場能同時回采，兩個中段增加了8個生產采場；回采時相鄰采場沒有相互干攏，減少礦石損失貧化。

（3）優化切割工程：以前每分層沿礦體走向進行分層巷道切割，切割工程量大，效率低。現采用在分層聯絡道盡頭垂直礦體走向開展切割，以1.5m高空間作為回采自由面，從采場中間向兩端前進式回采。可減少切割巷552m。

（4）采場集中生產設備利用率提高，易于生產組織安全技術的管理，確保中段生產能力不下降。

（5）若間柱回收時，利用探礦巷和充填通風泄水井進行回采。

4 結語

上向式水平充填采礦法經采切工程優化后，薩熱克銅礦兩年生產應用表明，采切比降至56.4m3/kt，降低了35.2%，降低了采切成本；回采采場集中生產設備利用率高，易于生產組織安全技術的管理；在中深孔采場大大減少情況下，增加了淺采回采采場數量，維持地下生產能力在3500t/d以上，保證了選礦供礦。