豎分條上向水平分層充填法在金牛公司的應用

常明衛，陳龍龍，張為星，劉東銳

(1.嵩縣金牛有限責任公司，河南 洛陽市 471435；2.長沙礦山研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012)

0 引言

嵩縣金牛有限責任公司是中國黃金集團控股的國有金屬礦山，東灣礦為其所轄礦區之一，選廠生產能力為1000 t/d，小南溝采區是其所轄的生產能力和地質資源最大的采區。小南溝礦段位于F39控礦斷裂蝕變帶中段，走向近南北，傾向307°，傾角平均27°，礦體厚度為0.9～20 m不等[1]。緩傾斜礦體由于其自身特殊的礦體賦存狀態，造成采切工程量大、回采難度大、圍巖塌落、殘礦回采復雜等一系列難題。目前對于緩傾斜礦體，國內外常見的開采方法包括房柱采礦法、電耙留礦法、有底柱分段崩落法、上（下）向水平充填采礦法等[2]。如何提高采礦效率和降低損失貧化是開采緩傾斜礦體必須解決的問題，是保證選廠供礦能力的關鍵所在。因此，改進采礦工藝對實現高效回采、降低損失貧化十分必要。

1 地質概況

該試驗礦塊位于361～401中段18～22勘探線之間，礦體走向近南北，傾向307°，傾角平均27°，礦塊平均真厚度8.49 m，金（Au）平均品位2.74 g/t。18勘探線附近的閃長巖發育在上盤，對該礦塊影響較小，20～22勘探線的閃長巖為破礦構造充填型，閃長巖截斷礦體，且閃長巖呈不規則脈狀分布，因此對礦塊的準確性、可靠性影響較大。礦化蝕變主要為黃鐵礦化，少有硅化、螢石礦化，呈交代殘余結構和等粒結構，控礦構造底板上泥礫型礦石較為發育，結構較為破碎。工業礦石類型主要為蝕變碎裂巖型，自然類型為原生礦。

2 豎分條上向水平分層充填采礦法

豎分條上向水平分層充填采礦法是指沿垂直礦體走向布置礦房、礦柱，第一步驟回采礦房，第二步驟回采礦柱。回采礦房、礦柱時，自下而上水平逐層回采。隨工作面向上推進，逐層充填采空區，并留出繼續上采的工作空間。通過充填體維護兩幫的圍巖，并作為上采的工作平臺。崩落的礦石落在充填體表面上，用鏟運機將礦石運至溜井。礦房回采到最上面分層時，進行接頂充填。采完礦房后再進行礦柱回采[3-4]。該方法在金牛公司東灣礦的應用見圖1、圖2。

圖1 豎分條上向水平分層充填法橫剖面

圖2 豎分條上向水平分層充填法縱剖面

（1）礦塊布置。該試驗礦塊長60 m，真厚度8.49 m，階段高度38 m，分段高度9 m，分層高度3.5 m，沿礦體走向劃分礦房和礦柱布置，礦房、礦柱寬均為10 m，礦塊長為礦體厚度，頂柱高3 m，不留底柱。

（2）采準切割[5]。上向水平分層充填法的采準工程主要包括人行通風天井、溜礦井、充填井、設備材料提升井或采準斜坡道、分段聯絡巷道、分段巷道、分層聯絡道等。傳統的上向水平分層充填法受出礦設備限制，采場長度一般不大于50 m，溜礦井設于采場中央，兩端設人行通風天井。

本試驗采場在礦體下盤圍巖中布置脈外斜坡道，規格為2.2 m×2.3 m，坡度12%，主要用于行人、設備、材料運輸等。在+367 m、+376 m、+385 m、+394 m水平沿礦體走向下盤脈外分別布置分段平巷，用于運送礦石至溜井，規格為2.2 m×2.3 m。每個分段設置斜坡道聯絡道，用于連接斜坡道和各水平分段平巷。溜礦井布置在礦體下盤脈外的中央位置，通過潛送與分段平巷聯通，規格為 2.0 m×2.1 m。在最下一分層進行拉底平巷，作為回采時的自由面和爆破空間。利用原有探礦天井或脈外斜坡道將充填管敷設進入采場，規格為1.5 m×1.6 m。

（3）回采工作。將礦塊劃分為礦房和礦柱，一步驟回采礦房，二步驟回采礦柱。礦房采用膠結充填，達到二步驟回采礦柱的圍巖強度，保證安全回采。回采時采用淺孔落礦，鑿巖時應用YT 28型鉆機，裝藥采用2#巖石乳化炸藥，人工裝藥，孔底反向起爆。回采分層高度保證3.5 m左右，一次回采一個礦房寬度（10 m），一個分層回采結束后開始充填，充填高度為2 m，剩余1.5 m空頂作為上一分層回采的爆破補償空間。

（4）采場頂板管理。為充分發揮無軌自行設備的效率，必須使采場構成要素、采準布置和回采參數與之相適應，如加大采場尺寸、提高分層高度等。為確保人員和設備的安全，必須加強頂板管理并進行預防性支護。

采場支護采用錨桿與鋼筋網聯合支護，錨桿長度2.0 m，直徑18 mm，布置網度1.5 m×1.5 m。

（5）通風及出礦。新鮮風流沿脈外斜坡道進入，沖刷工作面后污風經分段平巷和原探礦天井排出至401 m中段回風巷道。如果工作面通風不能滿足要求，需要在401 m中段CD18和CD22巷道用局扇加強通風，通風方式為抽出式。

崩落的礦石由鏟運機鏟裝后經分層平巷、溜井潛送倒入溜礦井，礦石經溜井至361 m水平，由電機車運至主溜井。

（6） 空區處理[6]。礦房回采結束并出礦完畢后，對該礦房所有連接分段平巷的聯絡道進行密實封堵，防止跑漿。充填隔墻主要由橫梁、木板、濾布（土工布）3部分組成，應選取在巷道周圍巖體穩固且斷面較小的位置，以起到更好的穩固支撐效果。在封堵隔墻砌筑之前，需提前將脫水管和充填管鋪設到位，脫水管出水位置比隔墻地面略高，并向外做 5%的坡度，礦房長度較長時在靠近上盤和下盤位置鋪設2條脫水管。充填管用錨桿懸掛在采場頂板，每5 m設置一個吊環，由上盤向下盤后退式充填，隨著充填的推進將充填管不斷后移。充填料灰砂比控制在（1:11）～（1:12）之間。

為降低損失率和貧化率，利用鏟運機作業在每分層尾砂充填面上鋪設厚度 0.4～0.5 m 的膠結墊層，灰砂比一般為1:5。

（7）主要技術經濟指標。豎分條上向分層充填采礦法在金牛公司初步試驗成功，解決了礦塊生產能力不足和貧損率失控問題，試驗采場的主要技術經濟指標見表1。

表1 試驗采場的主要技術經濟指標

3 結語

（1）嵩縣金牛公司東灣礦在采用普通上向水平分層充填法回采緩傾斜中厚以上礦體時，存在采切工程量大、圍巖塌落、貧損率高、殘礦回采復雜等一系列難題，提出采用豎分條上向水平分層充填采礦法，并進行了現場工業試驗。

（2）豎分條上向水平分層充填采礦法是指沿垂直礦體走向布置礦房、礦柱，兩步驟自下而上水平逐層回采，隨工作面向上推進，逐層充填采空區，并留出繼續上采的工作空間。

（3）通過分層采礦的方式對礦體進行回采，在保證安全的前提下大大提高了礦石回采率，降低了礦石損失。由于有充填料充填采空區，不會對回采工作造成困難，減少了回采工作量，降低了回采成本。