分段空場嗣后充填法與上向水平分層充填法在薩熱克銅礦的聯合應用

（新疆匯祥永金礦業有限公司，新疆 烏恰 845450）

薩熱克銅礦位于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰縣烏魯恰提鄉北東30km處，是一個銅礦床。始建于2010年，于2014年后半年建成投產[1,2]。生產規模為日采選礦石3500噸，采用斜坡道開拓，分別使用分段空場嗣后充填法、上向水平分層充填法、沿走向布置的進路充填法、垂直走向的進路式充填法、機械化盤區點柱式上向分層充填法等采礦，結合礦山現狀，對于一個礦塊單獨的使用其中一種采礦方法，會造成礦體損失過大、生產效率低、采礦成本高等問題，通過采用分段空場嗣后充填法與上向水平分層充填法的聯合應用開采，提高了礦塊回采率和生產效率，降低了生產成本。

1 地質概況及開采技術條件

薩熱克銅礦為分為南北礦帶，主要在北礦帶進行采礦，北礦帶主要有Ⅰ、Ⅱ號兩層礦體。Ⅰ礦體長1000m、平均厚度9.63m，銅品位1.01%，產于灰、淺灰綠色礫巖中，產狀170°～160°∠65°～30°。Ⅱ礦體長1350m、平均鉛垂厚度7.13m，銅品位0.89%。

礦床礦化受層位控制，礦體上、下盤圍巖均為礫巖、砂巖、粉砂巖，細粒—中粒致密塊狀，特別是近礦部位硅化強烈，巖石堅硬，穩固性好，礦體頂底板圍巖飽和單軸抗壓強度33.4MPa～112MPa、抗拉強度2.75MPa～8.99MPa、抗剪強度0.5MPa～3.0MPa，軟化系數0.35～0.79，礦石單軸抗壓強度為87.7MPa～169.9MPa，平均124.3MPa，巖層穩定，完整性好，巖石堅硬，巖石f系數8～10、體重2.68t/m3、安息角36.5°、松散系數1.78。

2 采礦方法

根據薩熱克銅礦體傾角從緩到陡、礦體厚度從薄到中等、礦巖穩固性好和遇水力學性質大為下降的特點，選用了上向水平分層充填法、進路式充填法、分段空場嗣后充填法和機械化盤區點柱式上向分層充填法[3]。

2.1 上向水平分層充填法

適用于礦體水平厚度＜8m的礦段。礦塊沿走向布置，長度90m，每分層回采3m，作業高度4.5m，5個分層為一個分段，分段高15m，中段高60m，每中段分為4個分段。采場之間留5m寬的間柱，間柱可根據具體情況回采或不采，不留頂柱和底柱。

2.2 沿走向布置的進路充填法

適用于礦體水平厚度8～30m的礦段。礦塊進路沿走向布置，長度90m～100m，中段高60m，每中段分為4個分段，每分段高15m，同時一個分段分為4個分層，每分層高3.75m。采場之間留寬5m的礦柱。

2.3 垂直走向的進路式充填法

適用于礦體水平厚度＞30m的礦段。礦塊進路垂直走向布置，長度90m～100m，中段高60m，每中段分為4個分段，每分段高15m，同時一個分段分為4個分層，每分層高3.75m。采場之間留寬5m的礦柱。

2.4 分段空場嗣后充填法

適用于礦體水平厚度大于8m且傾角大于50°的礦段。當礦體水平厚度小于15m時，采場沿礦體走向布置，根據礦體賦存情況，符合此條件的礦體所占比例較少，此種沿走向布置的分段空場嗣后充填法不作詳細論述。

2.5 機械化盤區點柱式上向分層充填法

適用于礦體水平厚度＞8m的貧礦礦段。礦塊沿走向布置，長度90m，每分層高度為3m，作業高度4.5m，5個分層為一個分段，分段高15m；中段高60m，每中段分為4個分段。

采場之間留4m間距，間距根據具體情況回采或不回采。采場內留規則點柱，點柱尺寸為4.5m×4.5m，間、排距為15m，并在上盤留1m厚的護頂柱。

3 采礦方法選定

依據薩熱克銅礦的地質情況和開采技術條件，結合生產能力和設備，選定采用分段空場嗣后充填法和上向水平分層充填法開采。

4 分段空場嗣后充填法與上向水平分層充填法的聯合應用

4.1 上向水平分層充填法

4.1.1 采場布置

適用于礦體水平厚度小于8m的礦段，礦塊垂直走向布置，長度50m，每分層回采3m，作業高度4.5m，5個分層為一個分段，分段高15m，留5m寬的間柱，間柱可根據具體情況回采或不采，不留頂柱和底柱。

4.1.2 采準切割

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

4.1.3 回采、出礦

采用YT-28鉆鑿巖，孔徑φ35mm，采用平行炮孔崩礦，排間距0.5m～1.1m。使用3立方柴油鏟運機出礦，配合同力卡車將礦石運送到各中段溜井，出礦效率為300t/臺班。

4.1.4 礦塊通風

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，污風經充填通風天井排到上中段，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。

4.1.5 采場充填

在充填前需要架設擋墻，封閉采空區，并留出泄水口排出溢流水。掘進的廢石（包括分層聯絡道壓頂的廢石）作為充填料由鏟運機送入采場。

4.1.6 采場支護

一般情況下不需支護，對于不穩固地段可采用錨桿支護。

4.1.7 回采作業循環

回采作業循環主要包括鑿巖、裝藥、爆破、通風、撬毛、出礦、充填和支護等工序。

4.2 分段空場嗣后充填法

4.2.1 采場布置

適用于礦體水平厚度大于8m的礦段，采場垂直走向布置，礦房和礦柱寬都是15m，長度即為礦體的水平厚度，分層高15m，采場底部為平底結構。

4.2.2 采準切割

采準切割工程有分段鑿巖巷道、出礦進路、切割天井、切割槽、采場回風充填巷道等。在礦體上盤掘進切割天井，拉開形成切割槽，在相鄰鑿巖巷道掘進出礦進路。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，再通過鑿巖巷道進入采場作業。

4.2.3 回采、出礦

回采分為兩個步驟，回采順序是先采礦房，后采礦柱。采用HT-71鑿巖臺車在分段鑿巖巷道內鑿上向扇形炮孔，排距為1.4m～1.8m，孔底距為2m，鉆孔直徑76mm，效率150m/臺班。采用BQF-100型裝藥器裝藥，炸藥為巖石膨化硝銨炸藥，非電導爆系統起爆，每次爆2～3排孔。爆下的礦石使用4.5立方柴油鏟運機出礦，出礦效率為600t/臺班。

4.2.4 回采作業循環

回采作業循環主要包括鑿巖、裝藥、爆破、通風、撬毛、出礦和支護等工序。按分段分次爆破，每次爆2～3排，炮孔扇形布置，孔底間距2.0m，孔深5m～20m。

4.3 礦塊聯合應用

對于礦塊，同時采用分段空場嗣后充填法和上向水平分層充填法回采，充分發揮兩種采礦方法的優點，對整個礦塊進行合理設計和優化，提高了礦塊的各項指標。見圖。

圖1 分段空場嗣后充填法與向上水平充填法聯合應用示意圖

5 結論

（1）采礦方法聯合應用，有效的解決了采場形成時間長問題，可以先對礦塊厚度小于6m的分層進行上向水平分層充填法回采，在回采中布置分段空場嗣后充填法切割工程，這樣就縮短礦塊的采場形成時間。

（2）提高了礦塊的回采率和貧化率，由單一采礦方法的回采率75%提高到現在聯合采礦方法應用的85%回采率，綜合貧化率由15%提高到11%。

（3）降低了生產成本和采切比，兩種采礦方法的聯合應用，可以共用采切工程，降低了采切比，提高了資源回收率，使得生產成本降低。