郝英杰

(1.山東黃金集團有限公司深井開采實驗室，山東 萊州 261442；2.山東省深海深地金屬礦智能開采重點實驗室，山東 濟南 250014）

緩傾斜中厚礦體在金礦山中所占比重較高，礦體傾角較緩造成礦石搬運困難，不適用淺孔留礦法等靠自重運輸?shù)牟傻V方法，15m以下的礦體厚度也限制了分段崩落法或垂直走向進路法的應用。對此種礦體，合理的采礦方法選擇一直是制約礦體安全高效回采的重要方面，也是礦山亟需解決的重大難題。

對于開采此類礦體，目前最常采用的方法是上向水平進路充填采礦法。對于此類采礦方法，很多學者在各個方面都進行了充分的研究，王炳文[1，2]等采用數(shù)值模擬方法確定了采場進路最佳跨度，極大提高了采場生產能力。宋恩祥[3]根據(jù)礦山實際情況，將原有的空場中深孔采礦法改為盤區(qū)機械化上向水平分層進路充填采礦法，極大地降低了采場損失率及貧化率。

針對膠東某礦山上向水平進路充填采礦方法礦石回采效率低、充填不接頂問題嚴重、工人勞動強度大等問題，在原方法基礎上，通過合理安排回采順序提高了進路回采效率、降低了施工及安全成本，取得了較好的經濟安全效益，值得推廣。

1 工程背景

膠東某礦山主采礦脈礦體呈大脈狀，在走向及傾向上均呈舒緩波狀，走向NE60°，傾向SE，傾角為28°～32°，平均厚度13.8m，平均品位為1.7g/t。礦石為黃鐵絹英巖和黃鐵絹英巖質碎裂巖，賦存于厚大斷裂蝕變帶中，礦體的頂?shù)装鍑鷰r為構造破碎蝕變帶和玲瓏、文登超單元花崗巖[3]。

目前主要采用盤區(qū)式上向水平分層進路充填采礦方法回采礦體，采場進路沿礦體走向布置，采場進路回采結束并充填后再進行相鄰進路開采，直至分層礦體回采結束后再進行抬層作業(yè)。采場內單進路回采、隨采隨充的采充順序限制了采礦效率的提高，分級尾砂膠結充填法的固有缺點使充填體很難完全充滿進路，充填體距離進路頂板仍保持一定的空間，這就造成了多進路開采時頂板暴露面積過大引起安全隱患。見圖1、圖2。

圖1 原采礦方法采場平面圖

圖2 原采礦方法135線剖面圖

2 采礦方法優(yōu)化

2.1 礦塊結構參數(shù)

礦房按照50m長度劃分，并垂直于礦體走向布置。階段高度44m，分段高度11m，每個分段分4個分層進行回采，不留頂?shù)椎V柱。礦房和礦柱均為沿礦體走向的進路，按照礦體水平厚度確定進路數(shù)量，礦房和礦柱進路間隔布置。進路單側長度為50m。礦房分為一步采礦房和二步采礦房，一步采礦房回采礦房進路，二步采礦房回采礦柱進路。為保證二步采進路回采安全，確定二步采采場滯后一步采采場4個分層以上。

2.2 采準切割工程布置

采準工程由盤區(qū)折返式分段斜坡道、分段脈外巷、換層聯(lián)絡巷等構成，切割工程主要為分層南穿，用以劃分采場。分段斜坡道與上部中段貫通，作為人行及風流通道。盤區(qū)布置有盤區(qū)溜井，充填管路井。盤區(qū)溜井與下部倒運中段連通，作為礦毛石倒運通道。充填管路井向上貫通上部中段巷道，并與分段脈外巷連通，用以充填管路敷設。

2.3 回采工藝

（1）回采順序。133線、135線、137線采場南穿間距為50m。135線平層采場采準南穿施工到礦體上盤之后，根據(jù)礦體厚度布置一步采進路，如一分段135線平層采場平面圖（圖1）1#、2#進路所示，進路間預留礦柱尺寸為3m，作為后續(xù)二步采進路，進路規(guī)格為5＊4㎡四分之一三心拱。1#、2#進路同時進行回采，在施工至133線、137線采場南穿2m處停止施工，準備充填。充填時，在礦體下盤外施工板墻進行一次性充填，充填高度為3m，留下1.2m空頂高度作為上層開采時的補償空間。充填結束拆除板墻后，施工換層聯(lián)絡道及南穿至礦體上盤，換層高度為3m，繼續(xù)在下層采場一步采1#、2#進路的位置壓頂施工至距離133線、137線采場南穿2米位置處，南穿單側進路長度為50m。在135線二分層采場充填結束后，由二分段預先施工的下向二分層換層聯(lián)絡道處施工南穿至礦體上盤并壓頂回采一步采2#、3#進路。如此循環(huán)上采，直至結束（箭頭表示進路開采方向）。

為保證足夠的一步采場超前高度，在135線采場一步采進路施工至二分段平分層時，可由132線、137線采場南穿向兩側施工二步采進路，二步采進路規(guī)格為3＊4㎡四分之一三心拱。132線、137線采場二步采施工的前提為保證132線、137線采場一步采進路提前施工至二分段平層以上。在二步采進路施工結束后，在南穿礦體下盤外搭建板墻進行一次性充填，充填高度為3m。充填結束后，按照一步采的回采順序一次上向回采直至結束。135線采場剖面如圖二所示（其中①1#表示一步采1#進路）。

（2）鑿巖爆破。采用BoomerT1 D鑿巖臺車鉆鑿，巖石爆破實用最常見的2#巖石乳化炸藥，導爆管為非電的微差型起爆管。人工裝藥。根據(jù)巖石的軟硬程度及節(jié)理裂隙發(fā)育狀況進行炮孔布置，減少大塊產出，產出率控制在15%以下[4]。采場頂板采用光面爆破，有利于保護采場頂板的穩(wěn)定。光爆孔間距0.5m，裝藥密度0.4kg/m，抵抗線0.6m，采用空氣間隔裝藥結構。進路回采孔深為3.0m～3.2m，孔距0.9m～1.0m，排距0.5m～0.6m，裝藥密度0.5～0.7kg/m，炸藥裝填結構為連續(xù)裝藥，雷管置于孔底炸藥即反向裝藥形式，孔口處用0.3m長度的炮泥填塞。壓采落礦孔深4.0m，孔距0.9m～1.0m，排距0.8m，裝藥密度0.60kg/m，采用反向柱狀連續(xù)裝藥結構，孔口用炮泥填塞0.2m。

（3）采場通風。進路回采時采用JK58-1№4（5.5kW）局扇和φ300mm阻燃導風筒壓抽混合式通風方式，新鮮風流從中段巷或分段巷經采場聯(lián)絡巷進入采場，清洗工作面后，污風由抽出式風機抽出。壓采落礦時新鮮風流從中段巷或分段巷經采場聯(lián)絡巷進入采場，清洗工作面后，污風由充填通風上山排出。采場內部視情況設置局扇輔助通風，確保采場作業(yè)環(huán)境。

（4）頂幫管理。嚴格執(zhí)行“敲幫問頂”制度，通風結束后使用2m以上的排險釬子進行撬毛排險，對于無法撬掉的大塊浮石，采用鑿巖臺車進行沖擊，沖擊不下來的考慮進行鑿巖爆破處理。同時緊跟作業(yè)面進行錨桿穿帶（掛網(wǎng)）支護，錨桿采用管縫式錨桿，長1.8m。錨桿孔網(wǎng)度為1000mm×1000mm，錨桿孔直徑38mm，錨桿孔深比錨桿長度大50mm～100mm，錨桿孔盡量垂直巷道輪廓線施工，最低不得小于75°，不得沿節(jié)理面、裂縫打孔。對較破碎的頂板及不穩(wěn)固的礦柱，必要時采用噴射混凝土或聯(lián)合式噴錨網(wǎng)支護方式，確認采場安全后方可進行下一步作業(yè)。

圖3 采場平面圖

圖4 135線采場剖面圖

（5）采場出礦。采用1.0m3柴油鏟運機出礦，鏟運機進入采場鏟取礦石后，經采場聯(lián)絡道、分段巷道將礦石運至溜井卸礦。采場回采結束后進行粉礦回收，向下0.3m徹底清理底板，對高品位礦石及粉礦進行裝袋回收[5]。

（6）采場充填。每分層的礦石清理完畢后，在采場聯(lián)絡道口砌筑充填擋墻。充填管路由充填通風上山引入采場，采用分級尾砂非膠結充填，充填高度3.0m，各分層充填后留1.5m的作業(yè)空間[6]。充填水排至采場水窩中，再用潛水泵直接排至中段或分段水倉。最后一個分層回采完畢后，進行充填接頂，頂柱回采完畢后也要充填接頂[7]。

3 采礦方法評價

經改進的上向水平分層進路充填采礦法在膠東某金礦成功應用，并取得了良好的效果。與原采礦方法相比，優(yōu)化后的采礦方法主要有以下優(yōu)點：

3.1 節(jié)約施工成本

以135線采場為例，每一分層采場減少板墻搭建數(shù)目為3個，節(jié)省板墻材料費、人工費約8000元。因為充填保留1米的未充填接頂空間，所以在上分層進路施工時避免了鉆鑿掏槽眼，從而節(jié)省了爆破材料，按照每一循環(huán)進尺2m，節(jié)省25Kg炸藥計算，每分層單采場節(jié)省炸藥費用134000元。

3.2 降低礦石損失率

原采礦方法進路為1/4三心拱斷面，其拱形兩肩位置為損失礦量。新方法單采場每層增加回采礦量為470.4t，可提高經濟效益134938元。

3.3 提高生產效率

以原采礦方法每條進路東西迎頭每天一個循環(huán)進行對比，因上述采礦方法一步采兩條進路同時施工，每個迎頭每天施工一個作業(yè)循環(huán)，每循環(huán)約減少鉆孔一半，鉆孔效率提高一倍，在總作業(yè)時間不變的情況下，每個采場每日增加開采礦量為100t，每層經濟效益提高約1434290元。

3.4 降低安全隱患

因采場進路充填時保留1.2m高的未接頂空間，在上層進路施工時提供了爆破自由面，同時為頂板光面爆破提供了較好的條件。頂板光面爆破效果更好，頂板圍巖擾動較小、頂板裂隙發(fā)育不充分。完整圍巖減少了頂板支護工作量，有效減少了頂板圍巖垮落安全隱患。

4 結論

上向水平分層進路充填法經過優(yōu)化改進，將原來進路順序開采改為礦房礦柱進路二步驟回采。經過現(xiàn)場應用發(fā)現(xiàn)，新采礦方法極大得提高了生產效率和頂板安全系數(shù)，同時降低了礦石損失率，減少炸藥消耗，較大幅度得提高了經濟效益，適于在具有相似條件礦山進行推廣應用。