張亞鵬，于曙華，薛超，孫廣猛

(嵩縣山金礦業(yè)有限公司， 河南 嵩縣 471400)

0 引言

嵩縣山金位于河南省洛陽(yáng)市，是山東黃金集團(tuán)的重點(diǎn)骨干企業(yè)。嵩縣山金井下礦巖穩(wěn)固程度為Ⅴ類，巖石條件破碎，特別是在礦區(qū)北翼新探獲的小礦體，該礦體獨(dú)立于主礦體和主盤區(qū)，無(wú)法利用原有的采準(zhǔn)工程。若采用機(jī)械化盤區(qū)上向水平進(jìn)路采礦法進(jìn)行開(kāi)采，采準(zhǔn)工程量大，成本高，且由于巖石條件破碎，支護(hù)成本高，若采用人工出渣，效率低下，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。

為解決礦區(qū)北翼獨(dú)立破碎小礦體開(kāi)采技術(shù)難題，礦山開(kāi)展了單采場(chǎng)機(jī)械化下向進(jìn)路充填采礦工藝探索和生產(chǎn)實(shí)踐[1-6]。本文詳細(xì)介紹了單采場(chǎng)機(jī)械化下向進(jìn)路法的采準(zhǔn)工程布置和結(jié)構(gòu)參數(shù)及落礦、出礦、充填與假底施工工藝。該采礦方法的提出為類似礦體的開(kāi)采提供了借鑒。

1 地質(zhì)概況

礦區(qū)北翼1612采場(chǎng)礦體，位于12線至16線間，獨(dú)立于主礦體，采場(chǎng)高度為40 m，走向長(zhǎng)度為80 m，平均礦體厚度為3.8 m，按照邊界品位為1.0 g/t圈定礦體，地質(zhì)儲(chǔ)量36 342 t，平均品位為4.5 g/t。

（1）礦體特征。礦體賦存于 M2構(gòu)造蝕變帶內(nèi)，礦體的總體產(chǎn)狀 290°∠55°。礦體巖性主要為構(gòu)造角礫巖，角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造；主要蝕變類型為硅化、方解石化以及弱的鉀化，礦化以黃鐵礦化為主，黃鐵礦化呈浸染狀分布；在 14線左右礦體膨大處，礦體上盤為構(gòu)造角礫巖，下盤為石英斑巖，局部鉀化，黃鐵礦化不均勻。

（2）構(gòu)造特征。本地段控礦主構(gòu)造的上盤較明顯，在 14線以北緊貼上盤構(gòu)造板區(qū)域存在一張性構(gòu)造，該張性構(gòu)造內(nèi)蝕變碎裂巖發(fā)育，巖體極其破碎。

（3）圍巖特征及脈巖。礦體上盤圍巖為斑巖，具硅化、高嶺土化、輕微黃鐵礦化等蝕變；礦體下盤為石英斑巖，具有硅化、黃鐵礦化、鉀化等蝕變。

（4）工程地質(zhì)條件。14線以北出現(xiàn)的張性構(gòu)造帶內(nèi)，蝕變碎裂巖發(fā)育，呈粒狀、泥狀，巖石較破碎，完整性差，遇水易垮落，施工過(guò)程中應(yīng)密切注意采場(chǎng)上盤及頂板變化。

（5）水文地質(zhì)情況。該采場(chǎng)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，沿上下盤構(gòu)造裂隙位置有少量的淋水現(xiàn)象。

2 采礦方法優(yōu)化

嵩縣山金主要采用機(jī)械化盤區(qū)上向水平進(jìn)路分層充填采礦法，中段高為40 m，分段高度為10 m，分層高度為4 m，分段巷、盤區(qū)溜井和斜坡道布置在礦體上盤。北翼新探獲的 1612采場(chǎng)礦體獨(dú)立于主盤區(qū)，無(wú)法借助主盤區(qū)的采準(zhǔn)工程，若新施工則采準(zhǔn)工程量較大，成本較高；若采用上向水平進(jìn)路充填采礦法，采場(chǎng)需要大量的鋼支護(hù)和噴漿支護(hù)，支護(hù)成本較高；若采用人工扒渣，效率低下，無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。因此亟需一種新的采礦方法解決該采場(chǎng)的開(kāi)采難題。

2.1 采礦方法的優(yōu)化

由于 1612采場(chǎng)的巖石極其破碎，決定采用下向進(jìn)路充填采礦法[7-9]開(kāi)采該部分礦體。

考慮機(jī)械化鏟車出礦和減少采準(zhǔn)工程量，提出了利用采場(chǎng)聯(lián)巷連接采場(chǎng)兩端循環(huán)換層，代替?zhèn)鹘y(tǒng)盤區(qū)的斜坡道和分段巷。每層采場(chǎng)聯(lián)巷負(fù)責(zé)兩分層礦體的回采，兩分層礦體回采結(jié)束后，利用采場(chǎng)內(nèi)部采礦空區(qū)再次施工上盤采場(chǎng)聯(lián)巷，從采場(chǎng)一端施工至另一端，中間與溜礦井和人行泄水井貫通，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械化循環(huán)換層開(kāi)采。

人行泄水井和溜礦井布置在采場(chǎng)上盤靠近采場(chǎng)中間位置，傾角與礦體傾角相同。溜礦井主要負(fù)責(zé)溜存礦石，溜礦井的上部分可兼作充填管路和風(fēng)水管路架設(shè)通道。人行泄水井主要負(fù)責(zé)行人、充填泄水和材料運(yùn)輸?shù)?。圖1、圖2為該采礦方法布置平面圖和縱投影圖。

圖1 一分層采場(chǎng)工程布置平面圖

圖2 采場(chǎng)工程布置縱投影圖

采場(chǎng)分層自上而下依次回采。第一分層回采結(jié)束后，在采場(chǎng)南翼施工下向采場(chǎng)聯(lián)巷，側(cè)幫與溜井和泄水井貫通，施工至采場(chǎng)北翼，暫時(shí)不施工至礦體。對(duì)一分層采場(chǎng)進(jìn)行充填并養(yǎng)護(hù)。然后在采場(chǎng)聯(lián)巷中間位置垂直礦體施工礦房聯(lián)巷，回采二分層采場(chǎng)，回采結(jié)束后充填并養(yǎng)護(hù)。

施工采場(chǎng)聯(lián)巷至礦體，對(duì)三分層采場(chǎng)進(jìn)行回采作業(yè)。三分層采場(chǎng)回采至礦體南端后，施工下向采場(chǎng)聯(lián)巷。如此循環(huán)施工采場(chǎng)聯(lián)巷，依次回采各分層采場(chǎng)。

2.2 優(yōu)化后的回采工藝

（1）鑿巖爆破。進(jìn)路回采采用YT28手持鑿巖機(jī)鑿巖，采用垂直桶形掏槽，頂眼距離上分層尾砂充填體不小于50 cm；使用乳化炸藥，不耦合裝藥，非電導(dǎo)爆管微差起爆，電起爆器引爆。

（2）采場(chǎng)通風(fēng)。在采場(chǎng)人行泄水通風(fēng)井平臺(tái)下部安裝局扇，爆破后采用局扇進(jìn)行壓入式強(qiáng)制通風(fēng)，風(fēng)筒直徑為400 mm，確保工作面空氣良好，禁止炮煙未排凈進(jìn)入作業(yè)地點(diǎn)。氧氣含量應(yīng)不低于20%，二氧化碳濃度應(yīng)不高于0.5%，一氧化碳濃度不高于0.0024%；風(fēng)源含塵量應(yīng)不超過(guò)0.5 mg/m3；采場(chǎng)和掘進(jìn)巷道風(fēng)速應(yīng)不小于0.25 m/s。

（3）采場(chǎng)出礦。使用1 m3鏟運(yùn)機(jī)將采場(chǎng)內(nèi)礦石轉(zhuǎn)運(yùn)至采場(chǎng)溜井，在中段水平經(jīng)振動(dòng)放礦機(jī)裝車提升至地表。

（4）假底鋪設(shè)。各分層采場(chǎng)回采結(jié)束后，進(jìn)行人工平場(chǎng)，將礦房底板殘留礦石扒平，使底板縱橫向平整，底板碎礦墊層厚度不小于200 mm，平場(chǎng)碎礦粒徑不得大于2 cm。平場(chǎng)時(shí)應(yīng)格外注意礦房底角，嚴(yán)禁底角局部隆起或上下盤礦體未回采干凈。然后施工底筋網(wǎng)，準(zhǔn)備進(jìn)行充填作業(yè)。

（5）采場(chǎng)充填。充填采用分級(jí)尾砂+C料膠凝劑，底部1.0 m厚的充填灰砂比為1:6，充填體最終強(qiáng)度不低于 6.03 MPa；對(duì)進(jìn)路上部采用灰砂比為1:20的尾砂漿充填，最終強(qiáng)度不低于1.0 MPa。充填封堵采用組合式可回收鋼筋網(wǎng)板墻，充填泄水經(jīng)板墻內(nèi)土工布過(guò)濾后流入人行泄水井，最終匯入中段水溝。

3 采礦方法應(yīng)用效益

在該采場(chǎng)應(yīng)用機(jī)械化換層下向進(jìn)路充填采礦方法后，日出礦103 t，采礦效率相比電耙出礦提高2倍；該采場(chǎng)平均品位為4.5 g/t，礦石損失率僅為2%，貧化率為4%，支護(hù)成本大幅度降低。相比于上向水平進(jìn)路充填采礦法，每噸礦石可多創(chuàng)效益6.1元。該采場(chǎng)地質(zhì)儲(chǔ)量為36 342 t，可多創(chuàng)效益22萬(wàn)元。

4 結(jié)論

針對(duì)嵩縣山金井下急傾斜極破碎薄小礦體，采用傳統(tǒng)的上向水平進(jìn)路分層采礦方法開(kāi)采難度較大、成本較高，且礦石損失率高。為此，提出單采場(chǎng)機(jī)械化換層下向進(jìn)路充填采礦方法，該采礦方法采準(zhǔn)工程量小，采礦成本低，充填支護(hù)難度小，同時(shí)有效地提高了采礦效率，相較于上向水平進(jìn)路分層采礦法，每噸礦石可多創(chuàng)效益6.1元，為嵩縣山金帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。該采礦法為類似礦體的開(kāi)采提供了一種新方法。