緩傾斜中厚礦體連續高效采礦方法研究

林永峰

（中國黃金集團江西金山礦業有限公司，江西 德興 334213）

中國黃金集團江西金山礦業有限公司，位于江西省德興市。隨著開采深度的不斷下降，據地質勘探報告：深部礦體具有傾角較緩、連續性好、厚度增大的特點，該部分礦體所占比例約為灣家塢礦區的60%以上。

礦山此前開采主要以淺孔房柱法和全面法為主，對于厚度在6m以下的礦體取得了良好的經濟技術指標。但上述兩種方法應用在厚度10m以上的中厚礦體時，通常礦石損失率較高，采場生產能力偏小，作業安全性較差。究其原因，主要有以下幾點：出礦困難，礦體傾角較緩，無法借助自重溜礦，礦體傾角通常無法滿足無軌設備自行時的坡度要求[1-3]；當采用空場法開采時，損失貧化較高[4，5]，頂板管理困難[6]；當采用常規充填法開采時，采切工程量與采礦成本高，生產能力低[7]。

國外對于緩傾斜中厚礦體的開采，多以房柱法為主，通過高度機械化來增加生產安全性、提高效率和降低成本；并采用高濃度膠結充填技術，來提高礦石的回收率和回采作業的安全。我國對于此類礦體多以中深孔落礦的房柱法或空場法為主，例如江西修水香爐山鎢礦采用預切護頂下向深孔落礦采礦法取得了良好的經濟效益指標[8]；河北大白陽金礦采用沿傾斜預控頂下向平行中深孔卸壓回采采礦法，采場綜合生產能力可達150t/d，采礦損失率17.50%，礦石貧化率13.51%[9]。國內外在開采此類礦體的發展趨勢主要是：發展組合式采礦方案，實現優勢方案互補；推動無軌設備的普及；大盤區無間柱連續強化開采技術等[10，11]。

綜上，對于該類緩傾斜中厚難采礦體的大規模連續開采，選取一種合理、安全、高效、低貧損的采礦方法，是江西金山金礦亟需解決的采礦技術難題。

1 地質工程概況

V1礦體是目前開采的礦床主礦體，礦石類型主要為星散侵染狀蝕變巖型、局部為含金石英脈型，上盤圍巖主要為糜棱巖化砂質千枚巖、千糜巖。下盤主要為以千糜巖、玄武巖為主，礦體主要為千糜巖局部夾硅質條帶。礦體平均厚度24m，最厚厚度39m，最薄厚度7m，傾向北東，傾角20°～37°，水文地質簡單。礦巖平均密度2.71t/m3，松散系數1.68，自然安息角40°。

2 分段空場分區下盤拋擲充填采礦法

在采礦方法選擇上，主要本著安全和高效的原則。一是采準、回采、出礦等作業時，人員盡量不暴露在采場頂板下，空區使用尾砂回填，防止地表環境破壞。二是勞動生產率高，能夠達到大規模連續開采的要求，提高礦山的經濟效益。因此，在考慮了分段空場分區下盤拋擲爆破充填采礦法、機械化盤區上向水平分層充填采礦法等方案后，綜合經濟技術指標、操作難易程度、安全、適用性等指標，最終選用分段空場分區下盤拋擲爆破充填采礦法。

圖1 分段空場分區下盤拋擲充填采礦法示意圖

該方案的實質是利用改變緩傾斜厚礦體下盤扇形中深孔邊孔的最小抵抗線方向，通過爆力運搬的方式拋擲到出礦塹溝巷道中，減少下盤囤留礦石。最后通過膠結與尾砂間隔充填的方式，實現連續、高效回采。該方案標準示意圖如圖1所示。

2.1 結構參數

采場沿走向布置，采場長度為50m，采場高度為礦體的垂直厚度，一般為17m～20m不等，采場按照回采先后順序劃分為：一步膠結充填采場和二步水砂充填采場，一步采場的寬度為：6m～8m，二步采場的寬度為8m～12m（采場的寬度與礦體的傾角有關，傾角越緩，寬度越大）；采場沿垂直高度上劃分分段，分段高度為8m左右。

2.2 采準切割工程

首先在礦體下盤巖石內沿礦體傾向布置一條斜坡道（角度不超過12°），作為人員、設備、材料、新鮮風流進入采場的主要通道。其次到達分段高度時，垂直于礦體走向掘進一條的穿脈巷道。穿脈巷道穿過礦體，作為地質探礦、出礦和充填通道；再次在穿脈巷道內，沿礦體走向布置脈外運輸巷和回采鑿巖巷，鑿巖巷按照采場的寬度間隔布置于礦體內部，運輸巷布置于距礦體下盤邊界15m處。所有采準工程巷道的規格均為2.6m×2.6m；溜礦井按照60°傾角，φ2.5m規格由下中段貫通至上中段，并與每個分段貫通。

采場采用切割平巷+切割天井中深孔拉槽方式，切割平巷布置于采場的一端并垂直于礦體的鑿巖巷，規格為2.6m×2.6m；切割天井布置于切割平巷的一端，并與上分段貫通，切割天井一般為2m×3m矩形斷面，垂直于切割平巷方向上的寬度為3m。

2.3 回采順序

回采順序整體上先采上中段后采下中段；中段內各采場為先采兩端，后采中間，先采一步膠結充填采場，后采二步水砂充填采場；采場內自上而下回采。

2.4 鑿巖爆破

采用YGZ-90中深孔鑿巖機或鑿巖臺車進行鑿巖，在垂直于鑿巖巷的排面內布置上向扇形中深孔，炮孔的直徑60m～65mm，炮孔深度8m～12m，排距1.4m，孔底距1.8m～2.2m。采用散裝膨化硝銨炸藥，BQF-100型風動裝藥器裝藥。連續耦合裝藥方式，線密度0.7～0.8。采用多排同爆分區下盤拋擲爆破方式，將不再受礦范圍內的下盤礦石拋擲到受礦巷中，借此達到降低損失的目的。

2.5 通風

采場內新鮮風流由下部中段自斜坡道進入分段巷并進入采場，污風經采場空區進入上部中段回風巷，必要時可采用機械通風。

2.6 出礦

采場上部分段采用0.75m3鏟運機在鑿巖巷道內出礦，采場底部則在出礦橫穿內進行出礦。鏟運機不進入空區，確保人員設備的安全。

2.7 充填

采用最上分段的穿脈作為充填通道，單個采場（3分段）回采完畢后作為一個單獨的充填單元。采用尾砂或膠結充填方式。水砂充填濃度68%～72%；膠結充填時配比1:6～1:10，濃度68%～72%。

2.8 經濟技術指標

分段空場分區下盤拋擲充填采礦法與原采礦方法的經濟技術指標如表1所示。

表1 經濟技術指標表

3 結語

分段空場分區下盤拋擲充填采礦法取得了良好的技術經濟指標和經濟效益，解決了緩傾斜中厚礦體開采時下盤“囤礦”而造成的損失率高的問題，并具有以下特點：

（1）采用分段鑿巖、階段集中出礦，多中段同時作業的方式，大大提高了采場綜合生產能力，綜合生產能力可達312t/d。

（2）采用上向扇形中深孔分區微差、改變下盤炮孔的最小抵抗線方向實現降低損失的目的，損失率和貧化率分別為9.24%和6.57%。

（3）通過尾砂+膠結間隔充填的方式，實現了連續開采。

該采礦工藝具有生產能力大，貧化損失小、機械化程度高，人員設備不進入空區，保障了設備及人員安全等優點。