預切頂中深孔分段空場法在金牛公司應用

李姜偉，劉東銳，常明衛

(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

緩傾斜至傾斜中厚礦體特指礦體角度在 40°以內、厚度在 10 m以內的礦體，該類礦體由于礦體傾角較小，很難實現重力運搬，采場出礦成本大大增加，同時，運用高效的出礦設備或出礦結構，會大大增加采切工程量以及回采周期，進而增大了回采成本[1-3]。

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，牛頭溝礦為其所轄礦區之一，選廠現生產能力為 1400 t/d，上莊采區是其所轄的礦石品位較高的采區之一。上莊礦段目前控制的主要是Ⅰ號金礦體和Ⅲ號金礦體，分布于礦區南東部熊耳山群變安山巖構造蝕變帶中。Ⅰ號金礦體受北西向斷裂構造及巖體接觸帶控制，礦體呈似層狀、透鏡狀，平面總體走向約320°，北東傾向、傾角38°；控制走向長度275 m，礦體最大厚度16.75 m，最小1.17 m，平均8.38 m，平均品位1.84 g/t。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、回采難度高、頂板圍巖塌落、殘礦回采復雜等一系列難題。針對緩傾斜礦體的開采，常見的采礦方法為房柱法、全面留礦法、階段礦房法等，存在損失貧化大、采礦效率低、出礦難度大等問題[4-5]。解決采礦中的這些問題，是提高選廠入選品位的關鍵所在。因此，改進采礦工藝實現高效回采、降低損失貧化十分必要。

1 工程背景

上莊礦區構造形跡比較復雜，以斷裂構造為主，褶皺構造發育較弱。礦體地表和近地表為氧化礦石，向下變為混合礦石和原生礦石。Au-1礦體圍巖為安山巖，近礦圍巖為蝕變巖，局部地段為碎裂巖。大部分地段巖石比較堅硬，一般不需要支護，但在碎裂巖出現的地段需要支護。礦石較為穩固，礦體圍巖堅硬，工程地質條件屬簡單類型。

本試驗采場位于806～836中段03～02勘探線之間，屬構造蝕變巖型，硅化、細粒黃鐵礦化較強，礦體形態較穩定，無破壞性斷裂；頂底板圍巖中等穩固至不穩固，f=4～8；礦體平均厚度7.15 m，平均品位1.47 g/t，礦石量68 821 t。頂板圍巖主要是斑巖，結構極為破碎，現有采礦方法存在開采難度大、采礦損失率大及頂板安全風險高等諸多不利因素。

2 預切頂中深孔分段空場法

預切頂中深孔分段空場法是指垂直礦體走向布置礦房、礦柱，礦房分為兩部分回采。首先，對礦房進行預切頂回采。預切頂回采是指用類似房柱法淺孔回采上盤頂板，將頂板礦房分為礦房和礦柱，隨著回采工作面的推進，用錨網+錨噴支護采場頂板，采出的礦石用電耙耙至上盤運輸巷道，再用扒渣機裝到礦車上運至地表。待上盤頂板回采結束后，應用分段鑿巖階段礦房法回采礦房，采用中深孔落礦+電耙出礦，最后使用扒渣機裝到礦車運至地表。預切頂中深孔分段空場法剖面見圖1。

圖1 預切頂中深孔分段空場法剖面

2.1 采場結構參數

該試驗采場礦塊長度 89 m，階段高度 31 m，礦塊分為兩個部分進行回采。一部分預切頂采場沿礦體走向布置礦房和礦柱，礦房寬度12 m，礦柱規格3.0 m × 3.0 m。另外一部分采場沿礦體走向布置礦房和礦柱，將礦房沿傾斜方向分為3個分層，分層高度分別為9.0，7.3，9.7 m，并在3線、0線、4線分別留有8 m間柱，將試驗采場整個礦房劃分為兩個分礦房進行回采，同時為保護836主運巷不被破壞，采場頂部留5 m頂柱。

2.2 采準切割工程

預切頂中深孔分段空場法的主要采準工程包括上盤沿脈、上盤（切頂）上山、上盤電耙硐室、行人通風井、分層聯絡道、切割巷道、切割井、鑿巖道、下盤電耙道、下盤電耙硐室，以及1#、2#、3#溜礦井。行人通風井及 1#、2#、3#溜礦井分別布置于采場兩端。預切頂采場淺孔回采縱投影見圖2。

圖2 預切頂采場淺孔回采縱投影

預切頂切割工程采用上盤沿脈+上盤（切頂）上山，上盤沿脈規格2.2 m × 2.3 m，上盤（切頂）上山規格為1.5 m × 1.8 m，鑿巖采用YT-28鉆機，通風采用局扇通風機進行壓入式通風。

礦房采準工程指礦塊端部3線、4線已施工的行人通風井及聯絡道，作為行人、通風、上下材料、鉆機的通道。在礦體下盤5 m位置施工一分層鑿巖道，巷道規格 2.2 m × 2.3 m，并與 CD3、CD4貫通，平行于一分層鑿巖道5 m處施工出礦巷道，巷道規格2.2 m × 2.3 m，一分層鑿巖巷道和出礦巷道每隔10 m施工出礦順路，巷道規格2.0 m × 2.0 m。在二、三分層的礦體下盤施工鑿巖道，巷道規格2.2 m × 2.3 m，同樣平行于二、三分層鑿巖道2.5 m處施工電耙道1.5 m × 1.6 m，在3線、4線各施工一個電耙硐室，硐室規格2.0 m × 2.0 m。在3線、4線各施工一條溜井使其和一、二、三分層貫通，作為二、三分層的出礦通道。采用切割巷道和切割天井聯合拉槽法進行拉槽。切割井規格1.5 m × 1.6 m，拉槽孔采用平行于切割天井的方式布置，每排3個炮孔，炮孔長度與分層高度一致，排間距為1.0 m，孔底距為0.8 m。鑿巖采用YGZ90鑿巖機，通風采用局扇通風機進行壓入式通風。

2.3 采場切頂

本試驗采場先施工上盤沿脈，按照設計礦房寬度，垂直于礦體走向每隔 12 m施工上盤（切頂）上山，并最終與836中段貫通，利于通風、行人、運輸材料和設備。在上山對面施工電耙硐室，為防止落石傷人，電耙硐室高于上盤沿脈2 m左右。

2.4 采場回采

預切頂采場采取前進式回采，淺孔落礦。鑿巖時采用YT28型鉆機，裝藥采用2#巖石乳化炸藥，人工裝藥，以上盤（切頂）上山為鑿巖工作面和自由面，采用毫秒延期導爆管分段起爆，孔底反向起爆。回采高度為上盤（切頂）上山高度1.8 m左右，由上盤（切頂）上山向采場兩側推進，留 3.0 m ×3.0 m規格礦柱支撐頂板。最后按照試驗采場設計邊界控制切頂邊界。在回采工作進行的同時，進行錨網+錨噴支護，錨桿長度2.0 m，錨網為1.0 m ×2.0 m，噴漿厚度不得小于5 mm。爆破崩落的礦石采用電耙耙至分層溜井，用礦車運至地表。

礦房回采是在分層鑿巖巷道中鑿上向扇形中深孔，每排11～13個孔，排距1.3 m，孔底距1.5～1.8 m，崩礦量 5.0 t左右。回采工作從切割巷道開始，自上而下或上分層超前下分層 3～5排進行爆破出礦。

表1 試驗采場主要技術經濟指標

2.5 通風及出礦

新鮮風流沿806主運巷道通過上盤（切頂）沿脈進入，沖刷工作面后污風經上盤（切頂）上山排至836中段回風巷道。如果工作面通風不能滿足要求，需在836中段CD3和CD4巷道用局扇加強通風，通風方式為抽出式。

預切頂采場爆破崩落的礦石采用電耙耙至分層溜井，通過漏斗裝入礦車內，最后用礦車運至地表。礦房采場崩落的礦石用扒渣機扒到礦車中，最后用礦車運至地表。

2.6 采空區處理

在礦房回采結束后，對礦房的連接通道用漿砌石封閉，再用廢石將礦房充滿。

3 結論

針對緩傾斜至傾斜中厚以上礦體回采時遇到的生產能力小、損失貧化大、頂板易塌落安全性差等問題，開展了預切頂中深孔分段空場采礦法試驗研究，得到如下結論。

（1）通過應用預切頂中深孔分段空場采礦法，采場生產能力有了較大的提高，頂板得到很好的支護，有效避免了頂板塌落問題，采場的損失率和貧化率也有了明顯的改觀。

（2）預切頂中深孔分段空場采礦法為緩傾斜至傾斜中厚以上礦體的開采提供了成功的經驗，可在類似礦山推廣應用。