機械化上向水平分層充填采礦法在某金礦的應(yīng)用研究

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（招金北疆礦業(yè)有限公司，新疆 塔城 834500）

新疆某金礦主要開采的礦體位于礦區(qū)中部偏西，礦體傾角北傾約48-72°，厚度3-16 m，埋深為85-145 m。該礦體以復(fù)脈帶形式產(chǎn)出，具有東緩西陡、上緩下陡等地質(zhì)特征。礦體分支較多，各支脈呈平行展布，礦脈頂?shù)装鍘r石堅固，工程地質(zhì)條件良好。

礦體原采用淺孔留礦法開采[1]，開采損失、貧化率可達40%以上，后為滿足礦山選礦生產(chǎn)能力要求，改用損失、貧化率較低的傳統(tǒng)上向水平分層充填采礦法進行開采，井下多中段同時作業(yè)，最多可達35個采場同時開采。但是，該金礦仍采用機械運搬（電耙）形式出礦[2]，存在生產(chǎn)效率難以提高、機械化水平低、安全生產(chǎn)管理困難、礦柱資源浪費等難題，嚴重影響了礦山安全高效生產(chǎn)的發(fā)展。

1.礦山現(xiàn)有采礦方法概述

該金礦目前采用的上向水平分層充填采礦法如圖1所示。采場由下向上逐層回采，回采工作按分層進行，每采完一層即充填一層，分層高度為2-2.5 m；每采完一個分層，隨即進行充填，充填體作為上分層的回采平臺；礦石經(jīng)機械運搬（電耙）到放礦溜井，通過自重經(jīng)放礦溜井漏斗裝入礦車進行回采出礦。相比于淺孔留礦法開采，傳統(tǒng)的上向水平分層充填采礦法可將采場貧化、損失率控制在5%左右，控制貧化損失效果較好。

圖1 某金礦傳統(tǒng)上向水平分層充填采礦法示意圖

但是，傳統(tǒng)的電耙出礦方式出礦效率低下，使得分層回采的周期較長，導(dǎo)致單個礦塊的生產(chǎn)能力低，僅有45-60 t/d。為滿足生產(chǎn)需求，礦山采區(qū)增加同時開采的采場數(shù)量的方式來提高出礦量，導(dǎo)致回采工作面長度變大，井下同時作業(yè)的人員數(shù)量增多，生產(chǎn)組織管理復(fù)雜；同時，隨著采場數(shù)量以及開采深度的不斷增加，井下地壓活動（冒頂、片幫）不斷顯現(xiàn)[3,4]，加大了企業(yè)安全生產(chǎn)的管理難度。

2.機械化上向水平分層充填采礦法設(shè)計

為增強礦山生產(chǎn)現(xiàn)代化機械化技術(shù)水平，加強礦山的安全生產(chǎn)管理效率，根據(jù)該金礦主礦體的賦存形式與開采條件，廢棄原有的電耙出礦手段，設(shè)計采用鏟運機出礦的機械化上向水平分層充填采礦法，該采礦方法沿礦體走向布置采場，采場走向長度45-60 m，中段高度40-60 m，如圖2所示。

圖2 機械化上向水平分層充填采礦法示意圖

2.1 采準工程

在礦體下盤沿礦體走向每隔50-60 m掘進穿脈平巷，再沿礦體走向掘進脈內(nèi)平巷連接各穿脈巷道，穿脈巷道可作為前期的探礦巷道，同時作為后期中段的開采平臺。在礦體下盤脈外掘進分段平巷，分段高度為12.5 m，分段間采用斜坡道相連。

2.2 切割工程

在每個分段巷道內(nèi)，向礦體掘進聯(lián)絡(luò)斜坡道，每個聯(lián)絡(luò)斜坡道之間相隔40 m。聯(lián)絡(luò)斜坡道將每個分段分為三個高度為4 m的分層（或者根據(jù)圍巖穩(wěn)定性，劃分為四個3 m的分層）。聯(lián)絡(luò)斜坡道高度隨著充填工作進行而逐步升高，聯(lián)絡(luò)斜坡道坡度可取10°-15°，以滿足鏟運機的爬坡角度[5]，如圖3所示。

圖3 分段巷道內(nèi)的分層示意圖

2.3 回采工作

采用鑿巖臺車鉆鑿水平方向中深孔，使用巖石乳化炸藥，全斷面一次爆破。爆破工作完成后，鏟運機由聯(lián)絡(luò)斜坡道進入工作面鏟裝崩落礦石，隨后通過聯(lián)絡(luò)斜坡道以及分段巷道，將礦石倒入溜井。當鏟運機在采場底部中段工作時，可將礦石直接倒入礦車，由電機車牽引礦車組，將礦石倒入溜破系統(tǒng)主溜井或措施井，經(jīng)箕斗豎井提升至地表。

2.4 充填工作

充填工作開始前，在聯(lián)絡(luò)斜坡道附近搭建充填擋墻，開始進行充填。充填高度根據(jù)當前頂板穩(wěn)固情況以及預(yù)留工作面高度等因素決定。當某一聯(lián)絡(luò)斜坡道分層回采完畢，對分層進行充填作業(yè)前，先封堵聯(lián)絡(luò)道兩側(cè)，并將聯(lián)絡(luò)斜坡道充填至一定高度，以保證鏟運機能順利進入工作面。充填體完全膠結(jié)硬化后，需開展平場、鋪設(shè)膠面層等工作，方便鏟運機在充填體上方進行作業(yè)。

3.新舊采礦方法對比

為驗證機械化上向水平分層充填采礦法在該金礦的可實施性，在礦區(qū)內(nèi)選用三個試驗采場開展改進采礦方法的現(xiàn)場工業(yè)試驗，試驗得到的機械化改進采礦方法與原有采礦方法的技術(shù)經(jīng)濟指標對比如表1所示。

由表1可以看出，相比較于傳統(tǒng)的上向水平分層充填采礦法，改進的機械化上向水平分層充填采礦法可以較大幅度提高采場的生產(chǎn)能力（50 t/d提高至90 t/d）以及采場出礦效率（115 t/d·臺提高至290 t/d·臺），兩種采礦方法的優(yōu)劣勢對比如表2所示。雖然采用機械化設(shè)備出礦會帶來開采成本、機械購置成本以及設(shè)備維修成本的增加，但機械化所帶來的開采效率提升的同時可使得采場內(nèi)作業(yè)的人數(shù)減少，有利于礦山的安全生產(chǎn)管理。

表1 技術(shù)經(jīng)濟指標對比

表2 采礦方法優(yōu)劣勢對比

4.結(jié)論

本文簡述了某金礦原有傳統(tǒng)的上向水平分層充填采礦法的缺點，并基于機械化設(shè)備出礦、高效安全生產(chǎn)等基本原則，提出一種機械化上向水平分層充填采礦法的設(shè)計思想。該金礦選用三個試驗采場開展了機械化上向水平分層充填采礦法的試驗應(yīng)用，試驗結(jié)果表明機械化改進的采礦方法能大幅度提高采場的生產(chǎn)能力以及采場的出礦效率。