宋學法　原振宇

摘要：文章詳述了機械化水平分層干式充填采礦法、人工上向水平分層干式充填采礦法、削壁充填采礦法在恒邦股份礦業(yè)公司的應用及效果，并對三種采礦法進行了評述；提出了該公司充填采礦技術應結合深井開采技術進一步發(fā)展的構想。

關鍵詞：充填采礦；機械化水平分層干式；人工上向水平分層干式；削壁充填

中圖分類號：TD857 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）02-0111-04

山東恒邦冶煉股份有限公司（以下簡稱恒邦股份）是中國重點黃金生產(chǎn)企業(yè)之一，恒邦股份礦業(yè)公司開采歷史悠久，現(xiàn)有9個金礦：臘子溝金礦、東鄧格莊金礦、哈狗山金礦、曹格莊金礦、福祿地金礦、上朱車金礦、下朱車金礦、東道口金礦、遼上金礦。公司采選生產(chǎn)規(guī)模達2300t/d，年采礦量65萬t，年掘進量7萬m。由于礦石儲量逐年減少，這就要求我們要充分利用和回采現(xiàn)有地質資源，降低采礦損失率、礦石貧化率。目前各金礦已全部實現(xiàn)應用充填技術，即便是以殘采為主的采場也采用了充填采礦法，有效提高出礦、充填能力，減輕工人勞動強度，提高勞動生產(chǎn)效率，積極引進充填和采礦設備，并相應地改變采場結構參數(shù)及回采工藝方面，積累了豐富的經(jīng)驗，同時生產(chǎn)技術部部門也積極地探討充填采礦方法在應用當中存在的問題以及今后應用中改進的方向。

臘子溝金礦是9個金礦當中的主力礦山，下設一礦區(qū)、二礦區(qū)、三礦區(qū)、金錢嶺礦區(qū)4個分礦區(qū)，年采礦量達到40萬t，出礦品位在3.0～4.0g/t，

年產(chǎn)金量1250kg，采礦場數(shù)量達到42個。

1 礦床地質及開采技術條件

礦區(qū)大地構造位于膠北隆起的東部，牟平－即墨斷裂帶東側金牛山斷裂帶的中段。金牛山斷裂縱貫全區(qū)，為區(qū)內(nèi)主要控礦構造。斷裂帶寬5～20m；走向10°～25°，總體傾向南東，局部北西，傾角74°～85°，局部直立。帶內(nèi)由石英脈、煌斑巖脈充填，帶內(nèi)巖石破碎，見有斷層泥、擠壓片理。斷裂帶兩側發(fā)育多條近于平行的同期低序次的斷裂構造，均有金礦化現(xiàn)象。斷裂帶自中心向兩側發(fā)育黃鐵礦化（金礦化）、絹英巖化、碳酸巖化蝕變。該斷裂帶為區(qū)域上重要的金礦成礦、控礦構造，具多期活動特點，具左行壓扭性質。

2 充填采礦法的應用

2.1 機械化水平分層干式充填采礦法

近年來，由于陸續(xù)在分層充填采礦法的采場實驗和推廣應用了鏟運機、電耙等機械設備，采用了外來充填料、錨桿護頂?shù)裙に囇h(huán)平行作業(yè)，使采場生產(chǎn)能力和勞動生產(chǎn)率大幅度地提高，發(fā)展成機械化分層充填采礦法。下面以臘子溝金礦小肖家礦區(qū)－175m中段416采場為例說明，如圖1所示。

－175m中段416采場沿走向布置，采用上向水平分層干式充填采礦法，特點是沿礦體走向60m布置一個采場，采場內(nèi)可以實現(xiàn)回采工作的平行

作業(yè)。

2.1.1 采準。脈內(nèi)外采準系統(tǒng)：通常從脈外運輸巷道每隔20m沿勘探線方向掘進穿脈巷道，再沿礦脈施工脈內(nèi)巷道，在采場脈內(nèi)巷道中央沿礦體掘進中央天井，在采場兩翼掘進行人通風天井。中央天井作為通風、下料等通道。在采場20m和40m的穿脈內(nèi)使用鋼溜井架接形成順路溜礦井。

圖1 機械化水平分層充填采礦法示意圖

2.1.2 切割工作及人工假底。切割工作是在脈內(nèi)巷擴幫至礦體邊界，形成拉底空間。在切割水平施工鋼筋混凝土假底，厚度2.5～3.0m。

2.1.3 回采工藝。鋪墊：采場鋪墊材料以壓濾機廢舊濾布為主，皮帶沿鏟運機鏟裝方向順向搭接，搭接長度500～800mm，在靠近上下盤處用草袋子塞緊。落礦：用YST-24型鑿巖機鉆鑿水平微傾斜炮眼，每次落礦高度控制在800～1000mm之間，孔間距500～800mm，少裝藥，采用導爆管起爆；減少大塊產(chǎn)出率，視采場安全條件，采取一采一充，亦可二采一充。出礦：以EHST－0.5型鏟運機為主，周邊采用人工耙運；300mm以上大塊在采場內(nèi)破碎后倒入溜礦井。采場支護：上向水平分層回采，人員和設備在頂板下作業(yè)，隨著上采高度的增加，必須對頂板和圍巖進行加固和支護，一般采用注漿錨桿和臨時木支護。充填：干式充填以其他中段的掘進廢石作為充填料，用鏟運機搬運。

2.1.4 主要技術經(jīng)濟指標。見表1。

2.1.5 機械化水平分層干式充填采礦法

特點：

優(yōu)點：生產(chǎn)實踐證明采用干式充填采礦法開采急傾斜薄礦脈，采場出礦使用鏟運機效果明顯。提高了采場出礦的機械化程度，具有一定的推廣價值。

缺點：落礦、出礦和充填等為間斷多循環(huán)作業(yè)，管理復雜，礦塊生產(chǎn)能力小；鋪設墊板工藝難于管理，高品位礦粉易于損失；鏟運機維修量大、維修成本高；設備購置費高及設備維修保養(yǎng)工作復雜；出礦溜井一般用8mm的鐵板制作，架設到25～30m以上時由于溜井的角度及礦石塊度不均和超大極易堵塞溜井，給出礦造成困難。

表1 －175m416采場主要技術經(jīng)濟指標

項 目 指 標 備 注

礦房地質礦量/t 17993

礦房地質品位/（g·t-1） 5.89

礦房金屬量/kg 105.979

采礦量/t 21573

出礦量/t 20823

出礦品位/（g·t-1） 4.91

采出金屬量/kg 102.241

礦石貧化率/% 16.7

礦石損失率/% 3.6

采礦工效/（t·工班-1） 4.5

充填工效/（t·工班-1） 10.9

鏟運機運轉率/% 56.4

鏟運機生產(chǎn)能力

出礦/（t·臺班-1） 58.5

充填/（t·臺班-1） 65.94

礦房生產(chǎn)能力/（t·d-1） 124.44

充填成本/（元·t-1） 2.5

采礦直接成本/（元·t-1） 21.45

2.2 人工上向水平分層干式充填采礦法

由于鏟運機購置費高、維修成本高以及備品備件短期內(nèi)得不到根本的解決，加之礦山勞動力相對比較富余且廉價，人工水平干式充填（外來料充填）采礦法也得到廣泛應用。同時結合采場上盤錨桿支護，很好地解決了上采過程中上下盤巖石不穩(wěn)固的狀況。下面以臘子溝金礦小肖家礦區(qū)－175m中段412采場為例說明，如圖2所示：

圖2 水平分層干式充填采礦法示意圖

2.2.1 采準。脈內(nèi)外采準系統(tǒng)：通常從脈外運輸巷道每隔20m沿勘探線方向掘進穿脈巷道，再沿礦脈施工脈內(nèi)巷道，在采場脈內(nèi)巷道中央沿礦體掘進中央天井，在采場兩翼掘進行人通風天井。中央天井作為通風和下料的通道。在采場20m和40m的穿脈內(nèi)使用鋼溜井架接形成順路溜礦井。

2.2.2 切割工作及人工假底。切割工作是在脈內(nèi)巷擴幫至礦體邊界，形成拉底空間。在切割水平施工鋼筋混凝土假底，厚度2.5～3.0m。

2.2.3 回采工藝。鋪墊：采場鋪墊材料以壓濾機廢舊濾布為主，要求搭接嚴密。落礦：用YST-24型鑿巖機鉆鑿水平微傾斜炮眼，炮眼之字形布置，眼深1.2～2.5m，水平分層上采，分層高度1～2m，2#巖石炸藥，導爆管起爆。出礦：人工倒運至溜礦井。溜井架接：隨工作面向上推進，及時架接礦石溜井，溜井直徑800mm，沒接600～800mm。采場支護：上向水平分層回采，人員和設備在頂板下作業(yè)，隨著上采高度的增加，必須對頂板好圍巖進行加固和支護，一般采用注漿錨桿和臨時木支護。充填：干式充填以其他中段掘進的廢石作為充填料或開鑿硐室取充填料，用電耙搬運。

2.2.4 主要技術經(jīng)濟指標。見表2：

表2 -175m412采場主要技術經(jīng)濟指標

項 目 指 標 備 注

礦房地質礦量/t 12625

礦房地質品位/（g·t-1） 5.63

礦房金屬量/kg 71.079

采礦量/t 12057

出礦量/t 13352

出礦品位/（g·t-1） 5.08

采出金屬量/kg 67.828

礦石貧化率/% 9.7

礦石損失率/% 4.5

采礦工效/（t·工班-1） 4

充填工效/（t·工班-1） 6

采礦臺效/（t·臺班-1） 30

充填臺效/（t·臺班-1） 30

礦房生產(chǎn)能力/（t·d-1） 30

充填成本/（元·t-1） 5.2

采礦直接成本/（元·t-1） 30.4

2.2.5 水平分層干式充填采礦法特點。

優(yōu)點：生產(chǎn)實踐證明采用水平干式充填采礦法開采急傾斜薄礦脈，采場出礦和充填質量高，效果明顯。提高了采場出礦品位，降低了損失和貧化，對于－134m中段412采場上盤巖石不穩(wěn)固的情況下，采用人工錨桿支護效果明顯。采空區(qū)可及時充填，具有一定的實用價值。

缺點：落礦、出礦和充填等為間斷多循環(huán)作業(yè)，管理復雜，礦塊生產(chǎn)能力?。轰佋O墊板工藝難于管理，高品位礦粉易于損失；出礦溜井一般用8mm的鐵板制作，架設到25～30m以上時由于溜井的角度及礦石塊度不均和超大極易堵塞溜井，給出礦造成困難。溜井架設和裝配時應保證質量，避免放礦堵塞；勞動生產(chǎn)率低，有勞動密集型的特點；采礦成本相對較高。

2.3 削壁充填采礦法

削壁充填采礦法是應用于極薄礦脈開采的一種干式充填法，在回采過程中分別崩落礦石和圍巖，采下礦石經(jīng)溜井放出，崩落的廢石則存留在采空區(qū)進行充填，支撐圍巖，并作為回采工作平臺。

用留礦采礦法開采極薄礦脈時，廢石混入率有時高達60%～80%，而用削壁充填采礦法，廢石混入率通?？煽刂圃?0%～25%之間。由于廢石混入率的減少，不僅降低了采出礦石的運輸、提升和選礦費用，還減少了隨尾礦而流失的金屬量。削壁充填采礦法有利于最大限度地回采礦產(chǎn)資源和提高礦石經(jīng)濟效益。下面以臘子溝金礦小肖家礦區(qū)－135m中段東副脈301采場為例說明，如圖3所示：

圖3 削壁充填采礦法示意圖

2.3.1 采準。脈內(nèi)外采準系統(tǒng)：通常從脈外運輸巷道每隔20m沿勘探線方向掘進穿脈巷道，再沿礦脈施工脈內(nèi)巷道，在采場脈內(nèi)巷道中央沿礦體掘進中央天井，在采場兩翼掘進行人通風天井。中央天井作為通風和下料的通道。在采場20m和40m的穿脈內(nèi)使用鋼溜井架接形成順路溜礦井。

2.3.2 切割工作及人工假底。切割工作是在脈內(nèi)巷擴幫至礦體邊界，形成拉底空間。在切割水平施工鋼筋混凝土假底，厚度2.5～3.0m。

2.3.3 回采工藝：鑿巖→鋪墊→落礦→通風→撬頂→手選出礦→充填→架設溜井。采場支護：上向水平分層回采，人員和設備在頂板下作業(yè)，隨著上采高度的增加，必須對頂板和圍巖進行加固和支護，一般采用注漿錨桿和臨時木支護。充填：削壁干式充填以取礦脈下盤廢石作為充填料，礦石和圍巖分次鑿巖和爆破。

2.3.4 主要技術經(jīng)濟指標。見表3。

2.3.5 削壁充填采礦法特點：

優(yōu)點：能最大限度地降低礦石的廢石混入率，充填料能有效地支撐圍巖使之不發(fā)生大面積錯動。

缺點：回采工序多且復雜，落礦效率低，材料消耗多，對墊層鋪設質量要求嚴格，礦塊生產(chǎn)能力和工效較低，人工搬運礦石勞動強度大。該方法與混采相比較雖然采礦成本高，但是由于降低了廢石混入率和提高了出礦品位，對于極薄礦體，條件適合時，礦山最終效益會明顯提高。

表3 -135m301采場主要技術經(jīng)濟指標

項 目 指 標 備 注

礦房地質礦量/t 6577

礦房地質品位/（g·t-1） 13.63

礦房金屬量/kg 89.645

采礦量/t 6248

出礦量/t 7240

出礦品位/（g·t-1） 11.76

采出金屬量/kg 85.131

礦石貧化率/% 13.7

礦石損失率/% 5

出礦工效/（t·工班-1） 4

充填工效/（t·工班-1） 7

采礦臺效/（t·臺班-1） 30

充填臺效/（t·臺班-1） 50

礦房生產(chǎn)能力/（t·d-1） 30

充填成本/（元·t-1） 4.2

采礦直接成本/（元·t-1） 30.8

3 充填采礦技術的發(fā)展構想

3.1 充分利用尾砂，建立充填系統(tǒng)

水平干式充填采礦法和削壁充填采礦法的廣泛應用，充分利用了回采的寶貴礦產(chǎn)資源，有效地降低了損失和貧化。回采和充填工藝復雜，特別是鑿巖落礦鋪墊這一關鍵環(huán)節(jié)，是減少礦石及金屬損失的有效手段，管理難度大，有時會造成意想不到的損失。恒邦股份礦業(yè)公司必須在改變充填采礦法外來料的途徑上有所突破，充分認識外來廢石充填系統(tǒng)和建立有效的充填系統(tǒng)以及充分利用現(xiàn)有的尾礦砂進行膠結充填，這是改變現(xiàn)有的干式充填方法效率低、成本高的根本途徑，充分利用尾礦是減少地面污染和根本改變采空區(qū)地壓的有效手段，符合礦山持久發(fā)展的長遠利益。

3.2 大采場、機械化開采

積極探索和實驗大型采場梯段工作面及采場機械化開采。充分認識充填系統(tǒng)的作用，研究和推廣長錨索、漲管式與水泥錨桿等支護、工藝和設備。改進和研究充填新工藝和新方法，完善充填系統(tǒng)。改善充填質量，降低充填成本，優(yōu)化研究充填體的支撐作用和結構參數(shù)。

3.3 膠結充填技術及無軌采礦設備的應用

在充填采礦方法中應積極研究和實驗水砂充填和發(fā)展膠結充填技術，使用無軌采礦設備和振動出礦設備，朝著機械化的采礦方法發(fā)展和邁進才會逐步形成高效率的采礦方法。

3.4 因地制宜選擇充填料

根據(jù)不同情況可采用不同的充填料。

3.4.1 區(qū)域性支護：用優(yōu)質的剛性充填料，減少彈性體積閉合和產(chǎn)生巖爆的危害。

3.4.2 巖層控制：對充填料質量要求不嚴格，但要求大范圍充填，且充填后不應收縮。

3.4.3 多礦脈采礦：對充填料的要求是較低的應力狀態(tài)下，充填料是剛性的，以便使巖層變形和位移保持最小。

3.4.4 減少廢石提升：在井下制備和破碎廢石作充填料，從而提高效益。

3.5 目前充填要考慮的問題

3.5.1 深井開采技術要集中力量形成實用和可靠的充填系統(tǒng)，要研究開發(fā)有效的充填技術，使充填作業(yè)和采礦作業(yè)循環(huán)有效地結合，要重視充填系統(tǒng)的管理工作。

3.5.2 研究可使現(xiàn)有充填系統(tǒng)達到優(yōu)化設計的技術，研究用于優(yōu)化充填料制備工藝流程和輸送技術，以達到優(yōu)化充填系統(tǒng)的總體設計。

目前，恒邦股份礦業(yè)公司各分礦都應用的是普通充填采礦法，提升開拓系統(tǒng)復雜，充填方法的改進涉及到開拓采準系統(tǒng)的改造與通風等問題。逐步改進充填采礦法的回采工藝朝著機械化的方向邁進，是減少采礦損失、礦石貧化和提高生產(chǎn)效率的有效手段。

參考文獻

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（責任編輯：葉小堅）