無底柱采礦法在康家灣礦中段中厚急傾斜礦體回采中的應用

馬 武，朱志華，袁洪剛

（水口山有色金屬集團有限責任公司康家灣礦，湖南 水口山 421513）

現在國內大型地下礦山根據礦石市場經濟價格及地理環境條件原因，開采過程中選擇的采礦方法一般多分為兩種，一種是充填采礦法，一種是崩落采礦法，但崩落法會造成地表塌陷，對周邊環境有較大影響，充填采礦法是采用膠固材料與尾砂配比對井下采空區進行充填，可以很好的平衡地壓避免對周邊環境的破壞，但缺點是成本要高于崩落采礦法。國內大型有色金屬礦山普遍采用的是充填采礦方法。充填采礦法回采過程中會預留頂底柱，回采頂底柱會加大生產成本和安全風險，且礦石回收效率不高，故現在國內很多礦山都在探索無底柱式回采。既能安全高效回采礦體，減少礦量損失，又可以節約生產成本提高回采效率。

無底柱式回采就是礦體回采過程中，不預留底部結構，直接從中段平面拉切割層進行回采的采礦方法，其顯著特點是不掘漏斗，運輸巷道采用在礦體下盤與礦體走向相一致的脈外運輸巷，直接從脈外運輸巷道通過裝礦聯絡巷進入礦體，然后沿礦體走向向兩邊掘進，兩邊裝礦聯絡巷通過兩到三茬炮相互貫通，然后向上挑頂回采作業。用電動鏟運機或裝載機進入裝礦聯絡巷從采場裝礦作業。裝礦人員及裝礦機械不必暴露在采場內，較為安全。

1 工程概況

康家灣礦床為1975年發現的鉛鋅金銀盲礦床，隱伏于白堊系—侏羅系之下的二疊系地層中。礦體定位于康家灣隱伏倒轉背斜與F22逆沖推覆斷層相切割的二疊系當沖組硅質巖、泥灰巖與棲霞組碳酸鹽巖相接觸的層間硅化破碎角礫巖中。硅化破碎角礫巖帶呈北北東走向，長約3000m，寬150m～700m，礦體呈似層狀、透鏡狀疊加產出。礦體埋深距地表150m～600m，由南向北逐漸抬高。康家灣鉛鋅礦屬于大型水體下開采的礦床，地表不允許塌陷，故回采時采取的是上向水平分層膠結充填采礦法。該采礦法一般工藝流程為：在中段平面7m副層布置切割層，采用上向水平分層膠結充填采礦法向上回采并及時充填采空區循環回采至上個中段平面。再采用臨時支護配合間隔進路式回采7m副層以下預留的頂底柱殘礦。通過這兩種采礦方法結合使用，能夠保證將礦體基本回收，不會造成過多礦量損失。但進路式回采難度大，需要在充填尾砂體下施工進路，且進路每掘進一米都需要用工字鋼配合杉木條進行護頂支護，施工過程中難度大，回采效率低，施工成本高。為節約回采施工成本，降低回采難度，減少施工循環時間，提高回采效率。特對已探明的中段中厚急傾斜礦體開展應用不預留頂底柱（即無底柱）回采研究。以減少預留頂底柱殘礦達到減少康家灣礦回采過程中進路采礦法占全礦會采礦量比重，達到在降低施工難度風險的同時節約成本提高效率的目的。

2 無底柱回采工藝及參數

根據礦體賦存情況可以分兩種方法進行回采，一種是礦體賦存于中段平面以上，這類情況布置回采時，礦房長軸沿走向布置，一般為30m～60m，在脈外布置兩條穿脈巷道，在其中一條穿脈巷道內布置一條運輸平巷（位于脈外）貫穿另一條穿脈。在兩條穿脈內分別布置一個人行天井，在運輸平巷內布置一溜井上升打穿礦體。回采時，首先在兩穿脈間布置一條切割巷貫穿礦體，以中段平面切割巷并以此為自由面擴大至礦房回采邊界，待切采完畢后施工壓采，一般采取一切兩壓制回采，分層高度2m，分段循環高度為6m。出礦完畢后對采空區進行充填，充填高度為3.5m，空頂高度為2.5m。然后施工聯巷及繞道將天、溜井聯穿采場，后續工序仍采用上向水平分層充填采礦法。具體回采參數參照表1。

一種是礦體自中段平面以下向上延伸至中段平面以上，這類情況布置回采時，和上述回采情況差不多，唯一不同的是回采順序，在以中段平面切割巷并以此為自由面擴大至礦房回采邊界，待切采完畢后不施工壓采，而是施工平行中段平面切割巷方向施工削底切割巷并以此為自由面擴大至礦房回采邊界，待切采完畢后對削底空區進行充填，待充填完畢后再施工壓采，一般采取一切一削兩壓制回采，分層高度2m，如果中段平面礦體下延較多，則可能采取一切兩削兩壓制回采，分段循環高度為6m。出礦完畢后對采空區進行充填，充填高度為3.5m，空頂高度為2.5m。然后施工聯巷及繞道將天、溜井聯穿采場，后續工序仍采用上向水平分層充填采礦法。采準工程布置參照圖1、圖2。

表1 回采工藝參數

圖1 采準布置平面圖

圖2 采準布置剖面圖

3 經濟效益分析

礦山從2009年以來一直采用無底柱式回采方案回采十二中段以上頂底柱殘富礦，通過多年來生產實踐證明，該方法安全可靠，工作效率較高，未發生較大的安全事故，近11年取得了很大的經濟效益。據統計，十二中段以上共減少頂底柱礦量約22余萬噸，折算鉛鋅金屬量2.2萬噸以上，220000噸×10%品位×88.5%回收率×6000元/噸=116820000元，直接經濟價值1億多元。無底柱式回采回收了大量的頂底柱礦產資源，延長了康家灣礦生產服務年限，提高了礦山整體出礦品位，取得了很好的經濟效益和社會效益。目前，十二中段以上仍在進行無底柱式回采工作，繼續為康礦的生產經營和可持續發展做出積極地貢獻。

4 結論

無底柱式回采方案通過近11年來康家灣礦在中段中厚礦體不預留頂底柱中的安全回采應用，證明了這種綜合回采方案有很強的實用性，可以有效減少礦山回采產生頂底柱從而解決礦山在頂底柱殘礦回采安全生產問題，掌握和靈活運用這種回采方案對礦山頂底柱安全回采有著重要作用和意義。