濕式充填采礦法在武山銅礦的運用

張明祥，黃鳳輝

（1.江西饒安工程咨詢有限公司，江西 上饒 334000；2浙江寶樹建設有限公司，浙江 溫州 325000）

武山銅礦從1966年開始建設以來，現已發展為年處理礦量150萬噸的大型銅礦。礦山歷史比較長遠，開采深度日益加深，采礦條件不斷變化，同時隨著科學技術的進步和社會對礦山開采地質環境影響要求的提高，采礦方法也在不斷改進。為此，武山銅礦在采礦過程中，運用了濕式充填采礦法采礦。

1 地質概況

武山銅礦分北礦帶、南礦帶，探明可采金屬量儲量約30萬噸，深部遠景儲量巨大，目前正在進行深部勘探，力爭近期再造一個武銅。

北礦帶東西走向，長度達1600m多，平均厚度8m～15m，礦體傾角約45°～55°，礦體埋深達負800m。礦體以含銅黃鐵礦為主，礦石暴露久易氧化自燃，且有一定的粘性，不穩固。深部以含銅碳酸鹽為主，平均含Cu為0.8%～1.1%,平均含S為11%，上部礦體品位較高,礦體伴生有金、銀、砷、碲等貴重或稀有元素，礦體下盤為穩固的砂巖,上盤為碳酸鹽和高嶺土及鐵帽，不穩固。

南礦帶礦體主要產于二迭至三迭系碳酸鹽地層與花崗閃長斑巖接觸帶,礦體產狀受接觸帶控制。礦體中間為侵入巖大型巖株，礦體總體為一向南東傾斜的筒形，傾角60°～80°，平面上呈環形,主礦體展開長2150m，平均厚14m～18m。礦石類型主要為含銅矽卡巖，其次為含銅大理巖、含銅花崗閃長斑巖等；圍巖主要為大理巖花崗閃長斑巖、角巖、矽卡巖等。從礦體的工程地質條件來看，含銅矽卡巖、含銅大理巖屬于不堅固、半堅固巖組，含銅花崗閃長斑巖屬于不堅固巖組；礦體上下盤圍巖中大理巖屬于堅固巖組，花崗閃長斑巖屬于半堅固巖組，其余巖體易風化，穩固性差，易產生片幫、冒頂。

2 采礦方法選擇過程

武山銅礦從1966年開始建設以來，北礦帶起初采用高分段崩落法，后改為低分段崩落法及分層崩落法，由于礦石易氧化自燃，給安全生產帶來了很大的隱患，也造成了很大的貧化損失。

1990年北京礦冶總院完成了北礦帶鋼筋混凝土假底下向進路式水砂充填采礦方法的試驗研究，1992年完成了南礦帶上向斜壁寬分條水砂充填采礦法試驗，兩種采礦方法一直沿用至2005年。為了解決下向坑木支護問題，2005年，在南礦帶W4盤區進行下向進路式膠結充填采礦法度試驗取得成功后于2006年開始在北礦帶全面使用。

為提高單個采場的生產能力和根據二期擴產工程的需要，礦山與相關研究單位合作，于1993～1998年在南礦帶-80m中段進行了分段充填采礦法試驗研究，2003年在-160m中段南礦帶S1盤區進行了分段空場嗣后充填采礦法采礦試驗。均取得了階段性的試驗結果。

目前，武山銅礦使用的采礦方法為北礦帶采用下向水平分層進路式膠結充填采礦法，南礦帶采用上向分層進路式水砂充填采礦法、下向水平分層進路式水砂充填采礦法和下向水平分層進路式水砂膠結充填采礦法。

3 典型方案分析、改進

3.1 下向水平分層進路式膠結充填采礦法

3.1.1 方案介紹

膠結充填是武山最主要的采礦方法，占65%，典型方案如圖所示：

①采準：在中段的基礎上，共分五個分段，每個分段高10m；又在分段的基礎上，按3.5m的高度劃分層；在走向上每隔80m～100m劃分礦塊，每個礦塊掘一條穿脈與礦塊連通，在穿脈內布置泄水井、溜礦井、材料硐室等；在分段聯道（穿脈）旁掘上山、下山與分層連通。②切割：穿脈揭露礦體后左右掘沿脈切割平巷。③回采：切割平巷到采界后，以4.0m的寬度劃分進路，后退式逐條回采；電動鏟運機出礦，倒入溜礦井。回采進路的布置上下中段應垂直或平行錯層，改善充填體的受力狀態，以確保充填體的安全。④充填：回采過程中，采一充一。⑤通風：采場內以局扇通風為主，污風洗滌采場后由穿脈進入泄水井等天井排到上中段回風巷道。

3.1.2 方案分析

（1）采場內通風系統不完善，進路回采基本上屬獨頭掘進，充填過程中充填體硬化過程中產生大量水化熱，如通風效果不好，必將導致采場空氣質量差且溫度高，局扇通風噪聲大，更惡化了采場工作環境。

圖1 采場內通風內部結構圖

（2）各采場無第二安全通道，使用充填法采礦，礦體穩固性一般較差，單個采場只有一條穿脈與沿脈連通，不符全采場安全管理規范。

3.1.3 方案改進

如果不想增加采準工程，在充填體內預埋金屬圓筒（φ1.2m）形成通風天井和通風聯道，在通風天井中安裝人行梯，也可形成第二安全通道，詳見符圖。

3.2 下向水平分層進路式水砂充填采礦法

3.2.1 方案介紹

下向水平分層進路式水砂充填采礦法的工藝與膠結充填采礦法基本相同，只是充填工序增加了兩道工藝：①假底制作；②相鄰進路搭設隔離墻。

3.2.2 方案分析

（1）采場內通風系統不完善和無第二安全通道。

（2）假底人工澆灌，質量難保證，勞動強度也大。

（3）進路回采過程中用木支柱進行頂板支護。

3.2.3 方案改進

（1）采場內通風系統不完善和無第二安全通道，用膠結充填法的相同措施可解決。

（2）進行假底受力分析，以簡支梁模型計劃假底強度、厚度，以一定厚度的充填體代替人工澆灌假底，假底內平面配筋改為梁式配筋，以增加假底安全系數，改進之后，假底制作機械化程度大為提高，質量也可靠。

（3）假底質量提高了，進路回采過程中可省去或少用坑木支護，降低噸礦木材消耗指標。

3.3 上向分層進路式水砂充填采礦法

3.3.1 方案介紹

上向水平分層進路式水砂充填采礦法所占比例水不大，僅為10%，該方案工藝與下向水沙充填采礦法類似，不同之處是充填工序無須布筋，后續分層回采以充填體為平臺進行作業。

3.3.2 方案分析

（1）采場內通風系統不完善和無第二安全通道。

（2）選用上向分層進路水沙充填法，礦體穩固性相對較好，在實際運用中，已演變為上向分層水砂充填采礦法，當礦房面積較大時留礦柱支撐待采后續分層，而且充填未接頂，點柱不回收，成為設計損失，該采礦方案逐漸在淘汰，原因是人工在礦房頂板下作業，安全得不到保障。

（3）后續分層回采是在充填體上作業，采下礦石堆積在充填體上，鏟車出礦后，每一分層殘留一層粉礦（約200mm厚），沒有回收。

3.3.3 方案改進

（1）采場內增加人行通風天井，該天井也可作充填天井。中段穿脈揭穿礦體后，在穿脈內靠圍巖上盤或下盤穩定性較好的地段掘回風人行天井，每一分層回采前與通風人行天井貫通，充填前；作隔離墻封閉采場以防跑沙。

（2）嚴格按設計施工，充填時必須接頂，盡量不留礦柱，才能發揮該方案的優越性。

（3）對于每一分層殘留一層粉礦（約200mm厚），目前沒有更經濟的技術措施進行回收，成為采下的永久損失，這也是該方案逐漸淘汰原因之一。

4 結束語

任何事物都是發展的，武山銅礦采礦方法也不例外，經過一代又一代工程技術人員的摸索，所選擇的采礦方法逐步完善，高效。當然，今天比較先進的采礦方法，隨著科技進步，有可能失去它的先進性。武山采礦向深部挺進，采礦方法將隨著礦巖性質的變化而變化，到那時，武山銅礦建設者們將會發揮聰明才智，選擇更為科學合理高效的采礦方法。