嚴 輝

（湖南黃金集團有限責任公司，湖南長沙 410007）

上向水平分層進路充填采礦法在響溪金礦的應用與改進

嚴 輝

（湖南黃金集團有限責任公司，湖南長沙 410007）

介紹了上向水平分層進路充填采礦法在響溪金礦急傾斜中厚破碎帶礦體中的應用，總結(jié)了該采礦方法的優(yōu)缺點，提出了今后的改進方向及措施。

上向水平分層進路充填采礦法；急傾斜中厚破碎帶礦體；改進方向及措施

響溪金礦從2004年建礦至2008年，曾自主開展淺孔留礦嗣后充填采礦法試驗，并逐步全面推廣使用。該采礦方法當時主要應用于568、538、498中段部分礦體和上下盤圍巖中等穩(wěn)固的礦塊。

淺孔留礦嗣后充填采礦法具有結(jié)構(gòu)及回采工藝簡單、采準工程量小、回采時不充填、生產(chǎn)能力較大、采礦成本低等優(yōu)點［1］。同時該采礦方法也存在以下缺點：一是采場空區(qū)大，地壓管理難度大，對上部中段及地表構(gòu)成較大安全威脅，礦山曾出現(xiàn)過因留礦法采空區(qū)大，嗣后充填進度達不到要求，造成較大規(guī)模塌陷并垮通地表的情況；二是礦石損失率大，回收率只達到40%～60%。損失率大有以下原因：（1）礦塊采完后，空區(qū)體積大，嗣后干式充填的質(zhì)量不能保證，導致底柱和間柱因回采條件惡劣而大部分損失；（2）頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)固性差，留1 m左右礦壁維護頂?shù)装澹o幫礦壁損失；（3）礦體斷層節(jié)理發(fā)育，礦體傾向和走向上錯動，礦體形態(tài)變化大，留礦法對礦體形態(tài)變化適應性差，也導致礦石損失與貧化；（4）受生產(chǎn)任務影響，有時未按標準作業(yè)程序進行放礦。

隨著礦山開采中段下延、地質(zhì)條件變化、礦體破碎、上下盤圍巖不穩(wěn)固，2008年以后，為確保井下作業(yè)安全，提高資源回收率，淺孔留礦法逐步被淘汰，改為上向水平分層充填采礦法，并在此基礎(chǔ)上形成了兩種變形采礦方法：上向水平分層進路充填采礦法和上向水平分層分條充填采礦法。

1 礦山開采技術(shù)條件

響溪礦區(qū)地處雪峰山穹窿之白馬山窿起區(qū)西緣，位于新華夏系褶皺帶內(nèi)。由震旦系地層組成一單斜構(gòu)造。礦區(qū)主要斷層為溆浦－江口壓扭性斷裂（F3），響溪金礦位于F3斷裂下盤走向略向SE凹入部位，巖層劈理化十分強烈。

礦區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)三條礦化蝕變帶（V1、V2、V3），近于平行產(chǎn)出，其中V2號蝕變帶為主要成礦帶?？刂谱呦蜷L800 m，脈帶寬3.8～15 m，傾向220°～240°，傾角45°～75°，局部有分支，Au品位 1.00～3.52 g／t，平均品位 1.6 g／t，Sb品位 0.44% ～2.68%，平均品位1.06%，平均脈厚6.4 m。主礦脈V2沿走向、傾向礦化連續(xù)，但受斷層影響，其礦石品位、礦體產(chǎn)狀變化大，穩(wěn)定性差。

響溪礦區(qū)礦床是一中低溫變質(zhì)熱液充填細脈型礦床，礦區(qū)出露地層簡單，主要為震旦系江口組砂質(zhì)板巖及少量第四系。礦區(qū)內(nèi)礦體頂?shù)装鍑鷰r主要為震旦系江口組變質(zhì)砂質(zhì)板巖，有較好的穩(wěn)固性，其f值一般可達6～8，但其地層受多組大斷層切割強烈，巖層與礦體節(jié)理、裂隙均十分發(fā)育，特別是底板斷層面內(nèi)巖石破碎，底板巖石極不穩(wěn)固。從近年來實施坑道情況來看，坑道圍巖穩(wěn)固性較差，一般需要維護，附近民硐、坑探巷道部分存在較大垮塌現(xiàn)象，局部垮通地表。從近年采礦情況來看，礦石屬石英脈類型，堅固性系數(shù)f為8～10，但受斷層影響，礦石穩(wěn)固程度較差。

響溪礦區(qū)前期原留礦法采場垮塌較多，老采空區(qū)較多，近河床地表存在老塌陷區(qū)，且東部地表多為農(nóng)田和民房，礦區(qū)范圍內(nèi)有一條地表涇流流經(jīng)礦區(qū)，采場滴水大，礦塊回采難度大。

綜上所述，響溪金礦礦區(qū)礦脈屬中厚到厚的傾斜或急傾斜礦體，礦石與頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定性差，且地表不允許崩落。礦區(qū)總體上工程地質(zhì)條件和開采技術(shù)條件差。

2 上向水平分層進路充填采礦法

2.1 采礦方法選擇

隨著開采中段下延，下部各中段礦脈地質(zhì)賦存條件變化大，斷層節(jié)理發(fā)育，脈內(nèi)及上下盤圍巖更為破碎，礦巖穩(wěn)固性極差，礦體傾向和走向上錯動，礦體形態(tài)變化大。針對響溪金礦當前主采中段458、418、378的開采技術(shù)條件，采礦方法以上向水平分層進路充填采礦法為主，部分允許暴露面積大于30 m2、允許暴露時間在8 d以上的選用上向水平分層分條充填采礦法，另外498、538、568中段全年約有1.5～2萬t殘礦回收采用上向水平分層進路充填采礦法?，F(xiàn)兩種采礦方法同時兼用，井下安全保障能力及采礦回收率得到較大提高，已取得了較好的安全效果及經(jīng)濟效益。

2.2 采礦方法概述

上向水平分層進路充填采礦法適用于礦體破碎、頂?shù)妆P圍巖非常破碎的礦塊，或礦區(qū)上部中段存在民采老窿的難采礦塊及遺留的殘采礦柱，如圖1所示。響溪金礦2011年選擇498－13、498－15礦塊作為試驗礦塊獲得成功，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)各礦塊賦存條件及開采技術(shù)條件，參考類似礦山的實踐經(jīng)驗［2～4］對采礦方法進行了多次研究和改進。

圖1 上向水平分層進路充填采礦法標準圖

1.采場結(jié)構(gòu)參數(shù)：沿走向布置礦塊，長度40～50 m，高40 m，頂柱6 m，不留間柱，寬為礦體厚度4～20 m，分層高2 m。

2.采準切割：礦體中央底盤（或頂盤）布置一條充填井，兩段順路溜礦井，一條斜坡道（作為人行通風及運輸材料用）。從脈外運輸平巷掘中央穿脈平巷，見礦后在礦體底板沿礦脈向兩翼掘回采進路。在穿脈平巷下盤圍巖中布置充填分層聯(lián)絡道連接充填井、斜坡道、回采進路和分段溜礦井。

3.回采工藝：（1）鑿巖爆破：采用7655型鑿巖機鉆鑿水平炮孔，孔深1.5～2 m，孔徑38～40 mm，實行等邊六角形全斷面爆破；選用銨油乳化炸藥，人工裝藥；采用非電秒差導爆雷管進行爆破；（2）出礦：分層進路2 m×2 m沿脈布置，在分層進路的兩端垂直礦體走向開始進行回采進路2 m×2 m，依次或間隔向中央溜礦井方向回采；礦石用手推車運至溜礦井，由階段運輸平巷運出；（3）支護：由于礦體破碎，分層巷道及進路中均用木材架設木棚子支護，每個木棚子間隔不大于1 m，兩支架間用雜木壘幫接頂；部分殘采礦柱因地壓大，采用金屬襯支護；（4）充填：每一條進路回采完畢后，將中央充填井廢石用手推車運至回采進路，人工接頂充填，靠近礦體一側(cè)用編制袋裝廢石砌墻；（5）通風：新鮮風流，由階段運輸平巷經(jīng)人行上山進入采場，污風由充填上山至上階段運輸平巷，入回風井至地表。

4.回采與充填工作組織：礦塊同時安排兩個作業(yè)點，一個采礦，一個充填，均實行二班八小時工作制?；夭晒ぷ饔设弾r、爆破、電瓶三輪車轉(zhuǎn)運、支柱及綜合性工種共6人組成綜合性采礦隊，早班負責鑿巖、爆破工作，晚班出礦。充填工作由碼袋充填工2名、電瓶三輪車工1名、廢石轉(zhuǎn)運工2名組成充填工作隊。

5.礦柱回采及空區(qū)處理：采場一般施工假底，每個采場設計留有4～6 m頂柱，采場沿礦體走向連續(xù)布置，采場間無間柱。礦柱回采只回采頂柱。待礦塊回采完成后，同樣采用上向水平分層進路充填采礦法回采頂柱。采空區(qū)采用廢石全碼袋接頂充填處理。

6.主要技術(shù)經(jīng)濟指標：礦塊生產(chǎn)能力：30～56 t／d；工作面工效：5～8 t／工班；采切比：6.8 m／kt；損失率：8%；貧化率：10%；采礦直接成本：132元／t；充填成本：28元／t。

2.3 采礦方法優(yōu)缺點

上向水平分層進路充填采礦法在響溪金礦的生產(chǎn)中得到了全面推廣和應用，積累了很多經(jīng)驗，總結(jié)了該方法的優(yōu)缺點如下：

優(yōu)點：（1）采充循環(huán)時間短，采空區(qū)暴露時間短，暴露面積小，故工作安全性較高，控制地壓較好，可有效保護地表不受破壞，能達到安全回采的目的；（2）對礦體形態(tài)變化適應性較好，對礦體頂?shù)装暹吔缒茌^好地控制，損失貧化率小，適合礦山礦體斷層節(jié)理發(fā)育，礦體傾向和走向上錯動，礦體形態(tài)變化大的特點；（3）采場連續(xù)布置，采場之間不需留間柱，采用構(gòu)筑人工假底的方式礦房回采后只需回收頂柱，且采用上向水平分層進路充填采礦法回收頂柱效果較好，部分礦塊做到了不留頂?shù)字?，大大提高了資源回收率；（4）以電動三輪車作為礦石及充填料的搬運工具，一定程度上降低了工人的勞動強度，提高了采礦作業(yè)的機械化水平，提高了勞動生產(chǎn)率。

缺點：（1）采充工藝相對較復雜，充填成本高，采礦成本高；（2）每個進路每米間隔架設木支架，木材消耗量大，支護成本較高；（3）裝礦及充填碼袋接頂仍為人工作業(yè)，勞動強度大，勞動效率低。

3 采礦方法改進方向及措施

根據(jù)礦山現(xiàn)有采礦方法應用過程中存在的問題，在結(jié)合作業(yè)安全性因素的基礎(chǔ)上，從提高機械化開采水平、提高勞動生產(chǎn)率、降低工人勞動強度、降低采充支護成本等方面綜合考慮，提出了現(xiàn)有采礦方法的改進方向及措施。

3.1 經(jīng)濟效益核算

在礦塊開采利用前，先從技術(shù)條件的制約和經(jīng)濟效益角度，以具體礦塊為對象建立價值模塊，估算礦塊的凈價值（根據(jù)礦塊中可利用礦物的品位、開采與處理各道工序的成本及產(chǎn)品價格及綜合回收率等計算），把礦塊凈值作為采礦方法選擇的依據(jù)之一或作為該礦塊采或不采的依據(jù)，即依據(jù)當前市場價格，有利潤才采，無利潤則該礦塊可暫不采。

3.2 頂板再造下向高分層采礦法

2009年，礦山與中南大學采礦技術(shù)研究院簽訂了頂板再造下向高分層采礦法研究與應用項目意向書，但因科研資金預算投入等相關(guān)原因該項目未能實施。該采礦方法思路是通過人造頂板保證作業(yè)面安全，通過高分層提高采礦強度，提高礦塊生產(chǎn)能力。

3.3 水壓支柱護頂上向水平分層分條充填采礦法

2008年，礦山曾組織研討了水壓支柱護頂上向水平分層分條充填采礦法，通過水壓支柱護頂，分條充填時不需要接頂，減輕了勞動強度，且水壓支柱為可循環(huán)利用的支護材料，可大大降低采場支護成本。但因該項目投資大等相關(guān)原因該項目未能實施。

3.4 小型尾砂充填采礦法

2013年，礦山與湘西金礦設計科研所組織研討了小型尾砂充填采礦法并立項，該項目可行性報告已于2014年7月通過審核，2014年8月進入試驗實施階段。該項目實施方案是通過管道直接將地表攪拌好的尾砂料漿輸送至采場進行充填，能大大降低工人充填勞動強度，縮短充填周期，提高生產(chǎn)效率，提高礦塊生產(chǎn)能力。因該尾砂膠結(jié)充填體強度較好，對回收頂?shù)椎V柱提供了較好的條件，降低了礦石損失，提高了礦石回采率。且膠結(jié)充填體在回采過程中能有效支撐頂?shù)装鍑鷰r，控制深部開采地壓，從技術(shù)上提高了采場作業(yè)的安全性。該項目目前正在試驗中。

3.5 其它改進措施

1.依據(jù)礦體的賦存條件、開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件等情況，嚴把設計關(guān)，確定最優(yōu)方案，杜絕廢進尺，降低采礦成本。

2.嚴格采場作業(yè)規(guī)范管理，嚴格以充保采、以充保安的措施，降低損失貧化率，提高礦石回采率。

3.注重學習和引進國內(nèi)外先進采礦技術(shù)及裝備，改進和完善現(xiàn)有采礦方法，響溪金礦擬推廣應用小型鏟運機，提高裝礦及充填效率，降低工人勞動強度；推廣應用螺旋支柱等可回收支柱材料，降低支護成本；推廣應用先進充填技術(shù)及充填材料，提高充填效率及質(zhì)量，降低采礦成本等。

4.積極與科研院所進行技術(shù)合作，在充分調(diào)研類似礦山采礦方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合本礦山實際開采技術(shù)條件，開展采礦科研工作和試驗，推動礦山采礦方法的技術(shù)創(chuàng)新。

4 結(jié) 語

1.響溪金礦采用上向水平分層進路充填采礦法，克服了原有淺孔留礦法存在的地表陷落、損失貧化率大等缺點，回采過程中進路頂板暴露面積小，確保了作業(yè)安全，采充循環(huán)快，保護了上部中段及地表不受破壞，不留頂?shù)字?、間柱，提高了資源回收率。

2.上向水平分層進路充填采礦法在響溪金礦的應用為礦山帶來了良好的安全保障和經(jīng)濟效益，對同類礦山也有一定的推廣價值和應用前景。

［1］ 黃武勝 蔡嗣經(jīng) 黃剛，等.阿勒泰某金礦采礦方法優(yōu)化研究［J］.有色金屬（礦山部分），2015，67（2）：10－14.

［2］ 范純超，王鋒，崔艷龍.淺談破碎假底支護方式［J］.科技風，2013，（23）：10.

［3］ 范純超.人工充填假頂支護方式在上向水平分層進路采礦法中的探索與應用［J］.科技致富向?qū)В?012，（8）：362.

［4］ 陳燦.上向進路充填采礦法采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究［J］.湖南有色金屬，2014，30（5）：7－10.

Application and Im provement of the Upward Horizontal Slice Stoping-filling M ethod in Xiangxi Gold M ine

YAN Hui
（Hunan Gold Group Co.，Ltd.，Changsha 410007，China）

The paper introduced the application of the upward horizontal slice stoping-fillingmethod in Xiangxi gold mine for steep and medium thickness fracture zone orebody，summarized the advantages and disadvantages of this miningmethod，and put forward the improvement direction and measures in the future.

the upward horizontal slice stoping-fillingmethod；steep and medium thickness fracture zone orebody；the improvement direction and measures

TD853.34

A

1003－5540（2017）06－0005－04

嚴 輝（1983－），男，工程師，主要從事金屬礦山開采技術(shù)研究工作。

2017－10－09