淺孔留礦采場嗣后充填在正北溝礦的應用

李波然

（遼寧二道溝黃金礦業有限責任公司，遼寧 朝陽 122126）

正北溝礦原系民采礦山，經過資源整合，正北溝礦區成為該公司的一個生產分礦。通過近兩年的整改和改擴建工程，正北溝礦區已初具規模，特別是在井下安全生產和地表綠色礦山建設上有了較大變化。正北溝礦區現有一條豎井和一條斜井，豎井深320m，提升方式為雙層單罐籠平衡錘式提升，共五個中段（五中段以上豎井形成時未進行開拓）其中六、八、九中段均與遼寧二道溝公司的紅旗礦貫通。斜井長436m，采用兩個0.7m3側卸式串車提升。現主要作業中段為四、五、六中段，六中段與豎井相通。正北溝礦區現有兩個生產工段，礦脈以II#脈群為主，采礦方法以淺孔留礦法為主，生產能力400t/d、年產金430kg。由于采用淺孔留礦法開采，大量放礦后空區不進行回填，目前已經形成約4.3萬m3的空區，且上部部分中段還未開采，深部中段已形成空區。隨著采礦生產作業繼續，如若空區不進行處理，勢必會影響后續采礦作業的正常進行。

1 采礦方法簡介

目前正北溝礦區采礦方法為淺孔留礦法。淺孔留礦法屬于空場法，適用于急傾斜薄礦體開采。該方法最大的特點是將采下的大部分礦石暫留礦房內，工人可以站在礦石堆上繼續進行上分層的鑿巖工作。礦房自下而上采用淺眼分層落礦。每次落礦后通過底部放礦漏斗口放出一部分崩落礦石。一方面為下次爆破提供補償空間；另一方面是為了給后續鑿巖等工序提供工作平臺。此外，下部留礦也有利于支護采空區的兩幫，但回采過程中暫留的礦石經常移動，所以對圍巖只起部分支撐作用。部分放礦后，平整礦石堆表面，繼續落礦，直至礦房回采完畢，然后將暫留礦石全部放出。

2 采空區治理

2.1 采空區存在的影響

正北溝礦區目前主采礦體為II#脈和II-2#脈，礦脈平均厚度0.5m，傾角80°，上下盤較穩固，礦體的賦存條件適合于淺孔留礦法的技術要求。由于民采歷史和后期勘探獲儲等原因，造成了回采順序的顛倒，尤其在七、八、九中段的II#脈表現的最為突出。部分地點上部中段還未開采時，與之相對額應下部中段采場的存窿礦石都已出空。II#脈和II-2#脈的礦脈相對較寬，且下盤懸空后易脫落，采場內形成了很大的空區。隨著生產的繼續，大量的采空區給安全生產工作帶來了以下幾個方面的影響：

（1）下部中段的采空區造成了上部中段的礦塊無法回采，埋下了嚴重的安全隱患。

（2）大面積的空區致使地壓管理難度增大，如不及時的治理很容易發生大面積地壓活動。

（3）嚴重的影響了上部脈外巷道的穩定性，帶來了很大的安全和生產隱患，極有可能產生較大的地質災害。通過分析統計數據發現七中段巷道大部分塌落，由于及時的發現并采取有效措施，得以沒有造成人員和財產的損失。

目前正北溝礦一方面積極調整回采順序，另一方面采取了干式充填的方法，將掘進面的毛石充填到空區內。在控制了地壓、保證了生產和安全的同時，更取得了很大的經濟利益和社會效益，有效控制的地質災害的發生。

2.2 采空區充填方法及所需費用

根據正北溝礦區開采資料和現場實際調查情況，據統計：到目前為止，井下采空區體積達4.1萬m3。如充填率達到90%，可容納92250t廢石。充填的方法主要是在II#脈、II-2#脈采空區的上部脈外巷道向采空區內下掘角度為45°～50°的充填井，充填井下掘完畢后對井口進行安全維護后，然后將掘進面的毛石通過充填井，以重力自溜的形式充填到采空區。充填井規格為1.5m×2.0m，長度在10m左右。

下掘充填井的費用如表1所示。

表1 開掘地井（按平均1m/班計）費用

安全防護措施（包括鋼材、板材、鐵軌、人工等）按地井數量計算，約2300元/個。

通過掘進面毛石的就近回填，節省的毛石的提升費用、坑內外運輸和轉運廢石到排毛場汽車運輸的費用如表2所示。

表2 2020年正北溝礦區節省的運輸費用統計表

節省的費用（每個原班100t毛石計）。

人工成本：每個原班圍繞提升系統涉及的人員和成本如表3所示。

表3 人工成本統計表

平均每個原班總提升量330t，每月提升總量為9900t；每噸礦石或毛石的提升人工成本為4.09元；

每個原班節約人工成本為409元；

合計每個原班節省的總費用909元；

每年按320個生產作業天數計算共節省的費用為290880元。

3 采空區充填產生的效益

通過采空區充填實踐，正北溝礦獲得了巨大的收益。主要表現在：

（1）原有4.1萬m3空區全部充填，后續空區數量也不再增加，防止了大面積地壓活動的產生。保證了采空區上部脈外巷道的穩定性，避免了運輸巷道及設備的損失。排除了巨大的安全隱患，作業人員的人身安全得到了保證。

（2）形成了良性生產循環，作業面的毛石不再提到地表，直接充填到采空區。減輕了工人的勞動強度，提高了勞動效率。現已完成了空區充填準備工作，待采場存窿礦石出凈后，就可以對空區進行充填。有效的緩解了提升的壓力，增加原礦提礦的車數，提高了選廠供礦能力，節約了大量成本，減少了卷揚機的運轉時間，延長了卷揚機的使用年限，充分的體現了降本增效。

（3）實現了采空區上部礦塊的正常回采，如：5111的采場通過對下部采空區的充填現已能夠正常回采，采出金屬量50kg。后續其他采場的正常回采，潛在經濟效益巨大。采空區的回填延長了礦山的服務年限。

（4）減少了排毛場的占地面積，保護了生態環境。在根源上防止了排毛場的次生危害和土地復墾的投入。

4 結語

干式充填法相對于其他的充填法，具有施工量小、靈活機動、充填料低廉等優點，在中小型黃金礦山深受青睞。充填率可以達到90%，盡管在充填的密實度上不如其他充填法，但完全能夠滿足目前正北溝礦區的安全和生產要求。此方法投入小、收益大，為中小型礦山的空區治理提供了依據。對于淺孔留礦采場干式充填的倒序采礦法，需根據上下盤巖石的穩定性來確定。如上下盤不穩定的采場，為保證上部中段的安全回采，必然預留較高的頂柱，從而造成永久損失，同時可能造成存窿供礦還未結束就造成的上部巷道的脫落，如果此時回填毛石，采場內的礦石會造成大量的損失。