佘文遠(yuǎn)

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 龍巖 364200）

吉爾吉斯奧同克有限責(zé)任公司塔爾德布拉克左岸金礦(下稱“左岸金礦”)位于吉爾吉斯共和國(guó)丘伊斯克州克明區(qū)，礦山采用斜坡道+豎井聯(lián)合開拓方式，原設(shè)計(jì)采用上向分段分條充填法，中深孔崩礦[1]。

由于礦巖穩(wěn)固性極差，采用上向分段分條充填法時(shí)炮孔采場(chǎng)容易垮幫，導(dǎo)致原設(shè)計(jì)采礦方法并不適用。自2016年開始，左岸金礦開始試驗(yàn)適合礦山開采技術(shù)條件且符合安全高效低貧化損失開采的新的采礦方法。經(jīng)過近三年來采礦方法試驗(yàn)研究及生產(chǎn)應(yīng)用表明，上向進(jìn)路充填采礦法完全滿足左岸金礦的生產(chǎn)要求。

1 開采技術(shù)條件

左岸金礦礦區(qū)巖性包括石英-絹云母變質(zhì)巖、石英-絹云母綠泥頁(yè)巖、石英-碳酸鹽巖石、混合巖和閃長(zhǎng)-二長(zhǎng)巖、石英-電氣石變質(zhì)巖、角閃巖。各種巖體沿著互相垂直方向上存在著強(qiáng)度和彈性的各向異性，其中大部分礦巖屬極不穩(wěn)固類型。礦體位于火山環(huán)形構(gòu)造的中央部分，由于受構(gòu)造斷裂影響，造成多種巖層交錯(cuò)分布，破環(huán)了礦巖的完整性，使巖石和礦石在大多數(shù)情況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，近礦圍巖比較破碎，穩(wěn)定性較礦石差，尤其斷裂帶處圍巖屬極不穩(wěn)定，受圍巖裂隙滲水影響，極易造成局部垮塌。礦區(qū)內(nèi)賦存于裸露巖石風(fēng)化節(jié)理內(nèi)的裂隙水和長(zhǎng)期存在大型斷面區(qū)域上的礦脈水發(fā)育，礦體與圍巖無明顯界限，呈漸變關(guān)系，主要蝕變有發(fā)生于云母片巖-片麻巖層的石墨化和絹云母化，發(fā)生于綠頁(yè)巖-角閃巖層的混合巖化。

礦區(qū)內(nèi)礦體集中賦存于塔爾德布拉克扭曲帶頂部，與將礦體隔離的綠頁(yè)巖和角閃巖礦體共形并受其控制。礦體呈緩傾斜管狀和層狀（細(xì)脈狀）產(chǎn)出，走向短，傾斜延伸大，傾向北西，傾角25°～40°左右，礦體厚度為16m～90m。礦體賦存標(biāo)高1800m～1100m，主要有東礦體、1號(hào)主礦體、2號(hào)主礦體、深部礦體、北-Ⅰ礦體、北-Ⅲ礦體。礦體與圍巖無明顯界限，呈漸變關(guān)系，礦體平均金品位5.82g/t。

2 上向水平進(jìn)路充填采礦法

圖1 左岸金礦上向水平進(jìn)路充填采礦法三視圖

根據(jù)左岸金礦礦體開采技術(shù)條件，選用上向水平進(jìn)路充填采礦法開采，具體見圖1。將每個(gè)分段劃分四個(gè)水平分層按自下而上分層順序進(jìn)行開采，在每個(gè)分層內(nèi)劃分盤區(qū)和進(jìn)路，各進(jìn)路回采完畢后及時(shí)用尾砂膠結(jié)充填料進(jìn)行充填[2]。

2.1 采準(zhǔn)切割工程

采切工程主要包括分段運(yùn)輸巷道及分段聯(lián)絡(luò)道、溜井和充填回風(fēng)天井、轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道、進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道等[3]。每個(gè)開采中段高48m，由三個(gè)分段組成，每個(gè)分段高16m。由斜坡道向礦體掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道，在礦體下盤脈外布置分段運(yùn)輸平巷，每個(gè)分段由1條～3條(根據(jù)礦塊長(zhǎng)度決定)轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道與礦體相連。自轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道向礦體掘進(jìn)分層進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷貫穿礦體，將分層礦體劃分為盤區(qū)；由分層進(jìn)路聯(lián)絡(luò)巷布置回采進(jìn)路，分層聯(lián)絡(luò)巷和進(jìn)路規(guī)格均為4.0m×4.0m。為了便于充填接頂，各進(jìn)路長(zhǎng)度原則不超過30m。每條分段運(yùn)輸巷道負(fù)擔(dān)上、中、下4個(gè)分層，各分層高度4m，上、下相鄰分層采礦進(jìn)路分別垂直或沿走向交錯(cuò)布置。由運(yùn)輸巷道一側(cè)自下而上施工人行通風(fēng)天井，與上中段貫通，人行通風(fēng)天井內(nèi)架設(shè)充填管路，用于分段進(jìn)路的充填和回風(fēng)[4]。

2.2 回采

鑒于巖石穩(wěn)固性較差，各分層每個(gè)盤區(qū)劃分為2個(gè)步驟依次進(jìn)行回采，即采用“隔一采一”的方式，將盤區(qū)進(jìn)路分成1步驟～2步驟回采，一步驟回采礦房，二步驟采礦柱，并交替式回采[5]。一步驟采用高灰砂比充填料充填，以保證充填強(qiáng)度，確保二步驟回采工作的安全。一步驟回采工作結(jié)束后進(jìn)行二步驟回采時(shí)，為節(jié)約采礦成本，采用低灰砂比的充填料進(jìn)行充填。待第一分層回采完畢且充填體養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，再進(jìn)行第二分層及以上分層的回采[3]。

（1）鑿巖爆破。鑿巖采用YT－28型氣腿式鑿巖機(jī)，每個(gè)采場(chǎng)配備2臺(tái)鑿巖機(jī)，鑿巖效率為60m/臺(tái)班，采用起爆器起爆，分段微差爆破。采場(chǎng)內(nèi)炮孔布置與平巷掘進(jìn)的布孔方式基本相同，采用楔形掏槽方式，沿巷道中線對(duì)稱且傾斜于掘進(jìn)工作面布置2組共8個(gè)同時(shí)起爆的裝藥掏槽眼（傾角70°，兩組炮孔孔口水平距離2m，孔底距0.3m）。輔助孔間距取0.6m～0.9m；周邊孔間距取0.5m～0.7m，周邊孔距進(jìn)路輪廓線取0.2m[3]。采用卷狀炸藥、非電導(dǎo)爆管分段微差爆破，裝藥采用人工裝藥?；夭傻?步驟時(shí)，由于進(jìn)路旁為膠結(jié)充填體，幫眼應(yīng)距充填體約0.6m，并應(yīng)減少裝藥量，以免震松及震塌充填體

（2）通風(fēng)。進(jìn)路采場(chǎng)通風(fēng)采用局扇壓入式通風(fēng)，新鮮風(fēng)流由φ600 mm風(fēng)筒經(jīng)斜坡道→分段聯(lián)絡(luò)道→分段運(yùn)輸平巷→轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道→進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道→回采進(jìn)路導(dǎo)入，沖洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道→轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道→分段運(yùn)輸平巷→分段回風(fēng)井進(jìn)入總回風(fēng)巷，最后由總回風(fēng)井排出地表。為改善采場(chǎng)的通風(fēng)排塵效果，風(fēng)筒出風(fēng)口距迎頭不大于10m[3]。

圖2 采礦進(jìn)路錨網(wǎng)支護(hù)圖

（3）出礦。進(jìn)路采場(chǎng)內(nèi)崩落的礦石主要采用斗容為3m3的WJ-3型鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦。鏟運(yùn)機(jī)鏟出的礦石通過聯(lián)絡(luò)巷將礦石運(yùn)輸至采區(qū)溜井硐室進(jìn)行溜礦。

圖3 采礦進(jìn)路（聯(lián)絡(luò)道）錨網(wǎng)噴支護(hù)圖

（4）進(jìn)路采場(chǎng)頂板地壓管理。進(jìn)路采場(chǎng)通風(fēng)完畢，即可進(jìn)入采場(chǎng)鑿巖巷道進(jìn)行安全確認(rèn)和排險(xiǎn)，通過“敲幫問頂”將浮石及時(shí)撬掉，進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道、轉(zhuǎn)層聯(lián)絡(luò)道及各采礦進(jìn)路開口的前5m采用錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)方式，如圖3示，采礦進(jìn)路超過5m的部分采用錨網(wǎng)支護(hù)方式，如圖2示。錨桿長(zhǎng)2.0m，間距1.0m。鋼網(wǎng)采用φ4.7mm鋼筋，網(wǎng)格距100mm×100mm，網(wǎng)片尺寸3m×2m。由于二步驟進(jìn)路回采會(huì)受到相鄰進(jìn)路充填體滲水影響，礦巖穩(wěn)固程度較一步驟更差，在生產(chǎn)過程中，要加強(qiáng)實(shí)時(shí)安全確認(rèn)與監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時(shí)處理。

（5）充填。左岸金礦充填為分級(jí)尾砂膠結(jié)充填，尾砂由選礦廠分級(jí)后通過泵輸送到充填車間尾砂倉(cāng)內(nèi)，一般過來的濃度在50%±2%左右，通過沉淀后濃度達(dá)到70%±2%方可進(jìn)行充填。尾砂倉(cāng)內(nèi)含有螺旋式造漿管，在充填之前需提前30min～45min進(jìn)行吹氣造漿。分級(jí)砂漿、水泥及水通過各自的供料線按配比要求供至混料漏斗后，進(jìn)入雙軸攪拌機(jī)中及高效活化攪拌機(jī)進(jìn)行兩段攪拌，攪拌制備好的充填料漿（濃度73%±2%）經(jīng)充填井及井下管道自流輸送至進(jìn)路采場(chǎng)空區(qū)進(jìn)行充填。充填管路由充填管道豎井（采用φ159×15mm耐磨鋼管及高分子管）、分段運(yùn)輸平巷及各分層的穿脈運(yùn)輸巷（采用φ110mm×10mm高分子管）、充填進(jìn)路（采用φ110mm×5mm高分子管）進(jìn)入進(jìn)路采場(chǎng)。充填擋墻采用鋼筋網(wǎng)柔性擋墻，其工期可較混凝土擋墻以及磚擋墻縮短大半以上。為提高充填體濾水，擋墻采用土工布封堵，在進(jìn)路擋墻口部預(yù)先施工收集池，可將各采場(chǎng)充填后產(chǎn)生的泄水經(jīng)預(yù)先敷設(shè)的泄水管引入收集池，同時(shí)也可防目擋墻滲水或漏漿進(jìn)入作業(yè)場(chǎng)所污染井下作業(yè)環(huán)境。

待采場(chǎng)支護(hù)工作完成后，即可進(jìn)行采場(chǎng)的充填工作。各分段在第一分層開采進(jìn)路完成支護(hù)工作后，接著進(jìn)行該分層的鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)工作，鋼筋網(wǎng)距進(jìn)路底板約100mm。具體鋪設(shè)規(guī)格：鋼筋網(wǎng)度1000mm×1000mm，采用φ16mm螺紋鋼?？v橫鋼筋的交叉點(diǎn)位置應(yīng)用電焊焊接牢固。在連接牢固的鋼筋網(wǎng)上鋪設(shè)鋼網(wǎng)片，其中網(wǎng)片鋼筋φ4.7mm、網(wǎng)度100mm＊100mm、規(guī)格3m＊2m。Φ4.7mm鋼筋網(wǎng)片與Φ16 mm螺紋鋼搭接處必須綁扎。鋪設(shè)的螺紋鋼超出巷道底板兩側(cè)寬度各500mm，并沿巷道壁向上卷起，鋼筋網(wǎng)及螺紋鋼伸出擋墻500mm。鋪設(shè)完第一分層鋼筋網(wǎng)后，先采用灰砂比為1：4（28天強(qiáng)度不低2.02MPa）的充填料漿膠結(jié)充填1.5m高度，中間采用灰砂比為1：8（28天強(qiáng)度不低1.3MPa）的充填料漿膠結(jié)充填2.0m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結(jié)充填0.5m高度。各分段第二分層～第四分層一步驟進(jìn)路均先采用1：8的充填料漿膠結(jié)充填3.5m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結(jié)充填0.5m高度。二步驟一步驟進(jìn)路均先采用1：19（28天強(qiáng)度不低0.65MPa）的充填料漿膠結(jié)充填3.5m高度，接頂層采用1：4的充填料漿膠結(jié)充填0.5m高度。同一進(jìn)路用不同水灰比的充填料漿充填時(shí)間隔4小時(shí)～6小時(shí)。為保證充填的接頂質(zhì)量，各分層進(jìn)路盡量保持4°～6°的坡度，盡量提高充填濃度，有必要時(shí)增加脫水裝置。進(jìn)路充填管為φ110×5mm普通塑料管。

圖4 進(jìn)路第一分層底板鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)圖

圖5 各分層進(jìn)路充填體結(jié)構(gòu)圖

用掛鉤懸掛在進(jìn)路頂部，掛鉤間距3.5m，在充填之前，在進(jìn)路口架設(shè)鋼筋網(wǎng)柔性擋墻，擋墻內(nèi)襯土工布濾水。在上開口處觀察充填已經(jīng)接頂時(shí)，在適當(dāng)位置鋸斷充填管，停止充填。充填48小時(shí)后，拆除擋墻；充填一周后，開始相鄰進(jìn)路的回采工作。同一分層內(nèi)各采礦進(jìn)路充填完畢后，再充填該分層脈內(nèi)進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道，封閉分段聯(lián)絡(luò)道，再進(jìn)行上分層進(jìn)路回采工作。

圖6 左岸金礦鋼筋網(wǎng)柔性擋墻現(xiàn)場(chǎng)圖

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

上向水平進(jìn)路充填采礦法在左岸金礦試驗(yàn)成功后，得到了全面推廣和應(yīng)用，成為全礦主導(dǎo)采礦方法，結(jié)合近一年來的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。由表1可知，上向水平進(jìn)路充填采礦法的采礦損失率和礦石貧化率較低，生產(chǎn)能力較大，可達(dá)到預(yù)期效果。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

3 結(jié)論

左岸金礦屬不穩(wěn)固傾斜厚礦體，可采難度極大。通過在左岸金礦生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐表明：上向水平進(jìn)路充填采礦法采用無軌鏟運(yùn)機(jī)出礦，具有生產(chǎn)能力大、回采安全可靠、采礦損失貧化低、作業(yè)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，該采礦方法完全適合于左岸金礦開采技術(shù)條件且符合安全高效低貧化損失開采的要求，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期，單進(jìn)路采場(chǎng)平均生產(chǎn)能力達(dá)到100t/d，采礦損失率6%，礦石貧化率6%，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)類似開采條件的礦山也有一定的借鑒應(yīng)用價(jià)值。