阿舍勒銅礦淺埋貴金屬礦體的回采方案研究

戶瑞平

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司）

針對我國金屬礦山的礦體賦存狀態(tài)變化多樣、所處環(huán)境復雜、品位差距較大等開采技術的特點和難點。大量科研人員和現(xiàn)場技術工作人員，結合多學科多領域技術對其采礦方案進行完善和創(chuàng)新，逐步走出了適應我國礦山開采的技術特色道路［1-2］。在破碎、強度低或節(jié)理極其發(fā)育的巖體條件下，自然崩落法、上向進路充填法、下向進路充填法、上向水平分層充填法等均可適用［3-4］。

本文以阿舍勒銅礦淺部鋅礦體為研究對象，根據(jù)已揭露的工程及鉆孔巖芯完整情況，發(fā)現(xiàn)礦圍巖較為破碎，礦體埋深較淺，地表有充填站等建構筑物。為了安全高效地回采該礦體，開展采礦方法研究，確定最優(yōu)的回采方案。

1 礦體簡介及儲量情況

礦體分布于標高759～898 m，5#～9#勘探線，主要位于7#勘探線，向上往地表延伸，分為3個較大礦體和其他零星小礦體。最下部礦體賦存高度為776～835 m，傾角64°，厚度2～22 m，長25～62 m；中間礦體賦存高度為810～860 m，傾角約71°，厚度4～16 m，長度5.6～39 m；最上面礦體賦存高度約840～900 m，傾角約65°，厚度12～27 m，長度0～71 m。礦體走向近南北，傾向東，平面形態(tài)為透鏡狀，剖面形態(tài)近似為矩形，處于凝灰?guī)r層中，凝灰?guī)r節(jié)理極為發(fā)育，整體性較差，從鉆孔數(shù)據(jù)上可知浸染狀鋅礦石、弱閃鋅礦化硅化凝灰?guī)r和低品位銅礦石整體完整性優(yōu)于凝灰?guī)r，但整體穩(wěn)定性一般。該礦體地質儲量為32.36萬t，密度3.53 t/m3，平均品位：Cu 0.47%，Zn 5.17%，Au 0.14g/t，Ag 42.64g/t，金屬量：Cu 1 519.090 t，Zn 16 720.189 t，Au 46.57 kg，Ag 13.80 t。

2 采礦方法的初選

高鋅礦體屬于急傾斜礦體，根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀、地質與開采技術條件，為了切實解決礦山所面臨的難題和滿足實際生產需求，綜合分析礦體賦存狀態(tài)、礦體和圍巖的巖體質量，參考國內外類似礦體的開采情況，結合礦山現(xiàn)有生產設備和技術水平，初步提出了上向水平分層充填采礦法和上向進路充填采礦法2種方案。

2.1 上向水平分層充填采礦法

上向水平分層充填采礦法的回采工藝如圖2 所示。

2.1.1 采場布置與采場結構參數(shù)

上向水平分層充填法采場沿礦體走向布置，采場長度約30 m，根據(jù)礦體厚度采場寬度全部拉開，采場高度暫定為50 m，各分層回采高度4 m，控頂高度不大于4.5 m，當采場有撬毛臺車或服務臺車可保證作業(yè)安全時，控頂高度可增至6 m。留6～7 m底柱，不留頂柱，當?shù)V體厚度較大時留設部分點柱，底柱采用進路法回采。

2.1.2 采準切割工程

在礦體下盤脈外布置輔助斜坡道，連通上、下中段水平通道（輔助斜坡道工程歸于開拓工程），并與各分段運輸巷道貫通，以便于鑿巖設備、鏟運機、人員、材料和其他設備進入各分段的作業(yè)點。

上向水平分層充填法采場的采切工程包括拉底巷道、溜礦井、充填回風井、采場聯(lián)絡道、分段沿脈巷道。先自沿脈運輸巷向礦體施工采場聯(lián)絡道至礦體下盤邊界，再施工穿脈運輸巷至采場上盤邊界，進行拉底，然后在礦體靠近上盤位置施工通風充填井，與上部中段貫通，并在下盤中段運輸大巷旁邊掘溜礦井［5-6］。本方案采切工程量見表1。

注：溜礦井、回風充填井斷面規(guī)格單位為m，下同。

2.1.3 回采工藝

自下而上分層回采，分層高度為4 m，控頂高度不大于4.5 m，當采場有撬毛臺車或服務臺車可保證作業(yè)安全時，控頂高度可增至6 m，充填后空頂1.5～2.0 m，作為下一層爆破的補償空間，最后一層接頂充填，進入上一中段回采。采用鑿巖臺車布置水平孔，靠近頂板邊孔采用光面爆破，出礦采用鏟運機進行出礦，通過分層聯(lián)絡巷道入采場溜井。

2.1.4 通 風

采場通風主要采用局扇，進行壓入式通風。施工過程中要求保持風機連續(xù)運轉，保障工作面通風順暢。采場通風路線：新鮮風流經中段運輸巷→脈外輔助斜坡道→分段沿脈巷道→采場聯(lián)絡道→采場；沖刷工作面后污風由采場→通風充填天井→上中段運輸巷。

2.1.5 充 填

充填均采用膠結充填，充填料由充填通風天井進入采場，充填預留1.5～2.0 m 的作業(yè)空間，作為下一層爆破的補償空間，膠面強度不能低于1 MPa。

2.2 上向進路充填采礦法

上向進路充填采礦法的回采工藝如圖3所示。

2.2.1 采場布置與采場結構參數(shù)

由于寬體平均厚度小于30 m，進路方向沿礦體走向布置，當?shù)V體厚度大于30 m 時，進路方向沿礦體走向和垂直礦體走向方向布置均可。礦體走向長度不長，因此只布置一個盤區(qū)，盤區(qū)長度為礦體沿走向長約50 m，分段高度為16 m，分層進路為4 m×4 m［7-8］。

2.2.2 采準切割工程

在礦體下盤脈外布置輔助斜坡道，連通上、下中段水平通道（輔助斜坡道工程歸于開拓工程），并與各分段運輸巷道貫通，以便于鑿巖設備、鏟運機、人員、材料和其他設備進入各分段的作業(yè)點。

本方案采切工程主要包括分段沿脈巷道、分層聯(lián)絡道、通風充填井、溜礦井和溜井聯(lián)絡道等。從脈外輔助輔助斜坡道每隔16 m 垂高向礦體掘進分層聯(lián)絡道和下盤分段運輸巷道，然后從分段運輸巷道垂直礦體走向方向掘進分層聯(lián)絡道到達礦體，并布置脈外溜井將中段運輸巷道與各分段運輸巷道聯(lián)通，同時在采場端部的上盤掘進充填回風天井，與上中段回風巷道相通。

從分層聯(lián)絡道入口處開始，兩側沿走向布置分層進路，先回采采場靠近上盤礦體的進路，最后采靠近下盤采場礦體，采用隔一采一的方式，直至本分層采完為止。如礦體較為破碎，則采用后退式回采，盡量減少布置二步驟回采進路。本方案采切工程量見表2。

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2.2.3 回采工藝

回采自下而上分層進路回采，從分層沿脈巷開始，兩側沿走向布置分層進路，先回采采場靠近上盤礦體的進路，最后采靠近下盤采場礦體，采用隔一采一的方式直至本分層采完為止。采用無軌鑿巖臺車、裝藥車、撬毛臺車等自動化設備及光面爆破技術鑿巖爆破，待礦石出完后，根據(jù)采場穩(wěn)定情況采取支護措施，如此循環(huán)作業(yè)，直至整個進路的礦石采完。如礦體較為破碎，則采用后退式回采，盡量減少布置二步驟回采進路。

礦石落下后，采用鏟運機進入采場進行出礦作業(yè)，通過采場聯(lián)絡道、分段運輸巷道、溜井聯(lián)絡道，將礦石倒入溜礦井，礦石在下部中段水平再進行轉運。

2.2.4 通 風

回采進路通風主要采用局扇，可懸吊于巷道頂部，把風筒接到進路內，進行壓入式通風。施工過程中要求保持風機連續(xù)運轉，保障工作面通風順暢。采場通風路線：新鮮風流經中段運輸巷→脈外輔助斜坡道→分段沿脈巷道→采場聯(lián)絡道→采場工作面，沖刷工作面后污風經采場工作面→通風充填天井→上中段運輸巷。

2.2.5 充 填

一條進路回采并出礦完畢后即可開始進行充填工作，充填前在進路兩端用封閉墻進行封閉，封閉墻必須具有較好的濾水功能，墻內側襯以麻袋或者土工布作濾水層，進路與擋墻間的縫隙用素噴混凝土封死，防止漏漿、跑漿。然后從充填井內把充填管道沿進路頂部吊掛，充填吊掛時要求將回氣管吊掛在進路最高點，充填管吊掛在次高點，確保充填接頂，為保障接頂效果，在接頂時要求減少充填時間，增加充填頻次。在整個分層全部進路均回采完畢并充填完成后開始上1個分層的回采、充填作業(yè)。將進入采場的聯(lián)絡道挑頂，挑落廢石回填至底部巷道作為轉層后聯(lián)絡道底板，最終使聯(lián)絡道底板與轉層前分層充填高度在同一高度位置。同一分層的進路回采順序為先回采上盤進路，再回采下盤進路，最后1 條進路充填時應加高溜井和泄水井［9-10］。

在間隔進路回采時，第一步驟回采進路要求充填體強度為1～2 MPa，第二步驟進路或一次全厚度的進路充填體強度為1 MPa。進路頂部0.5m 空間充填強度要求均不低于1～2 MPa，確保轉層后鏟運設備運行安全，同時減少鏟運時充填體匯入造成礦石貧化。首采分層進路回采結束后，底部制作0.5 m 后人工混凝土假底作為下一分段回采的假頂，施工前將清底工作必須干凈徹底，假底施工時，先在采空區(qū)底板上密實鋪一層塑料薄膜（減少水泥漿液漏失），然后將鋼筋按設計網度（整體或分段）鋪設在采空區(qū)底板上，鋼筋交叉搭接處要連接牢固。將骨料與水泥按設計配比混合并加水攪拌均勻后，運到采空區(qū)內攤平并搗實，鋼筋埋在混凝土內，底部留有足夠的混凝土保護層（一般為30～50 mm），確保假底質量。施工順序為由里向外分段澆筑，邊澆筑邊振搗，同時向上提拔鋼筋避免鋼筋壓緊地面。

充填完成后，待充填體養(yǎng)護3～7 d 后進行下一進路的回采、充填作業(yè)。但鏟運機進入采場鏟礦時，充填體的養(yǎng)護強度必須保證鏟運機能在上行駛（充填體強度1 MPa以上）。

3 各采礦方法方案比較分析

綜合上述可行采礦方法方案的論述，2 種采礦方法方案優(yōu)缺點對比分析見表3。

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從方案優(yōu)缺點對比分析來看，方案1（上向水平分層充填采礦法）貧化損失率低、對礦體適應性高、采切比較大、施工組織管理較復雜；方案2（上向進路充填采礦法）作業(yè)安全、對礦體適用性強、貧化損失率低、應變能力大，但回采工作在獨頭巷中進行，通風條件較差。2 個采礦方法方案在開采安全性、適應性和效率等方面各有優(yōu)缺點，技術指標存在一定差異。上向分層充填采礦法的頂板暴露面積較大，根據(jù)目前掌握的巖體質量條件情況，進行支護也難以維持穩(wěn)定，工作人員暴露在下方作業(yè)安全難以保障。礦山主礦體部分使用進路充填采礦技術，綜合考慮選擇上向進路充填采礦法作為首選方案。

4 結 論

（1）根據(jù)阿舍勒銅礦礦區(qū)及礦床地質概況、鋅礦體賦存形態(tài)，技術指標和地表建筑物情況以及現(xiàn)有設備及生產技術水平，提出上向水平分層充填、上向進路充填2種方案。

（2）經過對2 種方案的優(yōu)缺點對比分析，結合當前礦體圍巖狀況和當前技現(xiàn)狀，最終選取上向進路充填采礦法為首選回采方案，研究成果可為相似礦體的回采提供技術經驗。