曲 巖 涂旭東 馬浩吉

（陜西鳳縣四方金礦有限責(zé)任公司）

崩落法開采易造成地表塌陷，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，不利于礦山綠色發(fā)展，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差，而充填采礦法不僅能夠滿足環(huán)保要求，又能夠達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，所以得到了廣泛應(yīng)用［1-3］。

四方金礦1 300 m標(biāo)高以上目前采用無底柱分段崩落法開采，主要面臨地表塌陷、山體滑坡、尾礦庫使用壽命等問題［4］?，F(xiàn)有采礦方法已經(jīng)無法滿足安全生產(chǎn)需求，隨著開采深度的增加，地壓活動會更加明顯，治理也會愈發(fā)困難［5］，為了有效解決上述問題，確保礦山可持續(xù)發(fā)展，特開展采礦方法研究，確定最優(yōu)開采方案。

1 開采技術(shù)條件

四方金礦位于陜西省鳳縣坪坎鎮(zhèn)境內(nèi)，生產(chǎn)規(guī)模為70萬t/a，根據(jù)礦山現(xiàn)行的工業(yè)指標(biāo)，可圈出一個Ⅰ2號主礦體及圍繞主礦體的多個小礦體。通過地質(zhì)勘探工作，Ⅰ2號主礦體占全礦床資源量的85%以上，長490.80 m，平均厚18.14 m，傾斜沿伸421 m，賦存標(biāo)高在890 m以上，產(chǎn)狀為43°～47°∠46°～83°，總體呈透鏡狀。

金礦體賦存于螞蟥溝—八卦溝倒轉(zhuǎn)向斜翼部星紅鋪組鐵白云質(zhì)絹云母千枚巖中，地表風(fēng)化裂隙帶外為區(qū)域主要隔水層，含水性差。礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，礦床水文地質(zhì)條件屬于中等類型。

礦床為韌性剪切帶蝕變巖型金礦床，礦體主要賦存在受韌性剪切帶控制的蝕變帶范圍內(nèi)，礦體圍巖主要為炭質(zhì)千枚巖、鐵白云質(zhì)千枚巖、綠泥石千枚巖等，均為半堅(jiān)硬圍巖。礦體中夾石性質(zhì)同圍巖一樣，均為含金蝕變巖體。通過穿脈連續(xù)取樣，夾石中含有少量金，與礦體界線不清。

2 采礦方法的選擇及主要技術(shù)參數(shù)

2.1 崩落法轉(zhuǎn)充填法整體規(guī)劃

四方金礦礦體屬于急傾斜厚大礦體，綜合分析礦體及圍巖條件、礦山現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)條件及裝備水平，參考國內(nèi)外類似礦體的開采情況，得出在現(xiàn)有無底柱分段崩落法下部預(yù)留一層水平隔離礦柱作為充填法回采的安全隔離層，下部主礦體采用充填采礦法進(jìn)行回采，既保證采礦方法順利轉(zhuǎn)型，同時保證礦山正常的生產(chǎn)產(chǎn)能。

2.2 采礦方法的選擇

在前期研究工作的基礎(chǔ)上，得出適合四方金礦深部礦體回收的采礦方法有2種，分別為分段空場嗣后充填采礦法及大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法。這2種采礦方法均能滿足礦山生產(chǎn)需要，但兩者在礦房布置結(jié)構(gòu)及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上有所差異。需要結(jié)合礦山實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)條件對兩者進(jìn)行研究比較，最終確定最優(yōu)采礦方法。

2.2.1 分段空場嗣后充填采礦法

中深孔分段鑿巖階段出礦空場嗣后充填的回采工藝見圖1。

（1）采場布置與采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。礦體分兩步驟開采，兩步驟采場寬度均為15 m，采場長為礦體厚度。采場頂板留5 m厚的護(hù)頂?shù)V層不予回采，沿礦體走向方向隔一采一。一步驟采場回采完畢后，對采空區(qū)進(jìn)行膠結(jié)充填，一步驟采場充填完畢并養(yǎng)護(hù)一段時間后，進(jìn)行二步驟采場的采準(zhǔn)切割及回采工作，第二步驟采場回采完畢后亦嗣后膠結(jié)充填?；夭煞绞讲捎梅侄舞弾r階段落礦，分段高度為15 m，分段中崩落礦石于采場底部結(jié)構(gòu)出礦。

（2）采準(zhǔn)切割。每個盤區(qū)沿礦體走向長60 m，由4個采場構(gòu)成，一步驟采場和二步驟采場各2個。每個盤區(qū)布置1個出礦溜井于礦體下盤。鏟運(yùn)機(jī)出礦沿脈運(yùn)輸?shù)啦贾迷谥卸嗡降牡V體下盤脈外，在沿脈運(yùn)輸?shù)纼?nèi)每隔2個采場掘進(jìn)垂直礦體的出礦穿脈，在出礦穿脈內(nèi)均勻布置出礦聯(lián)絡(luò)巷，相鄰的2個步驟采場共1條出礦穿脈。各分段內(nèi)布置1條礦體下盤脈外運(yùn)輸?shù)?，在分段運(yùn)輸?shù)纼?nèi)布置分段鑿巖巷道。每一盤區(qū)掘進(jìn)1條天井連接各分段水平。切割平巷和切割天井布置在各分段內(nèi)礦體上盤位置。用YGZ-90型鑿巖機(jī)在切割平巷內(nèi)鑿上向平行中深孔，利用切割天井作為自由面在切割巷道內(nèi)爆破形成切割立槽。采場最上分段掘進(jìn)1條充填小井連接上部上中段平巷。

（3）鑿巖爆破。鑿巖采用YGZ-90型鑿巖機(jī)，在各分段鑿巖巷道內(nèi)鉆鑿上向扇形中深孔，孔徑65 mm，孔底距1.8～2.2 m，孔排距1.2～1.5 m。鉆孔施工完畢后，利用裝藥器進(jìn)行裝藥，利用切割槽形成的自由面一次爆破崩礦。崩礦時上分段崩礦超前下分段，崩礦后上下分段之間形成臺階。用分段導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行每排炮孔之間的分段。

（4）出礦。出礦作業(yè)在中段水平內(nèi)進(jìn)行，采用2 m3鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦，鏟運(yùn)機(jī)通過脈外運(yùn)輸?shù)肋M(jìn)入出礦穿脈和出礦聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)行鏟礦，最終將礦石倒入溜井。

（5）通風(fēng)。礦塊采用貫穿風(fēng)流進(jìn)行通風(fēng)，通風(fēng)較困難的采場須采用局扇進(jìn)行輔助通風(fēng)，采切及其他掘進(jìn)獨(dú)頭工作面必須采用局扇進(jìn)行輔助通風(fēng)。掘進(jìn)采用濕式鑿巖，爆堆進(jìn)行噴霧灑水，裝卸礦地點(diǎn)采取凈化措施。

（6）充填?；夭晒ぷ鹘Y(jié)束后，開始進(jìn)行嗣后充填工作。利用封閉墻將采場周圍通道進(jìn)行封閉，封閉墻采用混凝土墻，且有較好的濾水功能。濾水管通過采場頂部進(jìn)入采場，貫穿整個采場最終引出封閉墻外。充填管路通過采場上部中段巷道到達(dá)采場頂部，再通過充填小井進(jìn)入采場，采場充填工作分3次進(jìn)行，第一次、第二次充填高度均為2～3 m，第三次充填進(jìn)行接頂。每次充填需要待上一次充填的充填體養(yǎng)護(hù)至一定強(qiáng)度后進(jìn)行。

2.2.2 大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法

該方案把礦塊規(guī)則地劃分為一、二步驟采場，采用大直徑深孔側(cè)向崩礦技術(shù)回采，一步驟采場回采完成后進(jìn)行全尾砂早強(qiáng)膠結(jié)充填，待到充填體達(dá)到強(qiáng)度后進(jìn)行二步驟采場回采，二步驟回采完成后進(jìn)行全尾砂膠結(jié)充填?；夭煞桨敢妶D2。

（1）采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。沿垂直礦體走向方向布置礦塊，采場長、寬、高分別為50，15，50 m，留8 m底柱。鑿巖硐室布置在上一中段，硐室規(guī)格為5 m×3.8 m，每個硐室間隔2 m，硐室內(nèi)每隔8～10 m掘進(jìn)一條3 m×3 m的聯(lián)絡(luò)道與相鄰硐室貫通。底部結(jié)構(gòu)采用塹溝進(jìn)行出礦。出礦巷道布置在底柱以上水平，再在出礦巷道內(nèi)掘進(jìn)出礦進(jìn)路，出礦進(jìn)路間距為8～10 m，在出礦進(jìn)路端部掘進(jìn)塹溝巷道。將每個礦塊的上下盤出礦巷道連通并形成環(huán)形，利用一條通風(fēng)井與上部中段聯(lián)通用于采場的通風(fēng)，通風(fēng)井規(guī)格2 m×2 m。每2個礦塊掘進(jìn)一個礦石溜井。

（2）采準(zhǔn)切割工藝。采準(zhǔn)工程主要包括分段巷道、出礦穿脈、裝礦進(jìn)路、出礦溜井、鑿巖硐室、聯(lián)絡(luò)道。在礦體脈外布置中段出礦巷道，出礦穿脈由中段出礦巷道向礦體內(nèi)掘進(jìn)，在出礦穿脈中以45°向采場拉低巷道掘進(jìn)出礦進(jìn)路，進(jìn)路間距10 m，采用塹溝底部結(jié)構(gòu)。

（3）鑿巖及爆破。在拉底巷道內(nèi)采用YGZ-90型鉆機(jī)施工上向扇形中深孔，孔深約12 m。在硐室內(nèi)采用國產(chǎn)T-150型潛孔鉆機(jī)鉆鑿下向平行炮孔，鉆孔直徑為120 mm，孔深約50 m。炮孔排距為2.7～3.0 m，孔距為3.5～5.0 m，邊孔距為0.5 m。采場爆破采用全孔側(cè)向崩礦工藝，其主要工藝過程為切割橫巷、切割井布置在礦體下盤，切割橫巷由拉底巷道至采場邊界拉開，切割井從拉底巷道與鑿巖巷道貫通。切割槽布置在礦體下盤邊界，分上下兩部分分別形成，上部的大直徑回采切割槽采用平行大直徑深孔分段側(cè)向爆破形成，而下部的拉底塹溝切割槽則通過布置于切割橫巷的上向平行中深孔爆破形成，進(jìn)而利用該切割槽通過布置在拉底巷的上向扇形中深孔側(cè)向崩礦形成塹溝拉底。

（4）采場出礦。采用2 m3鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入出礦進(jìn)路將回采崩落至集礦塹溝內(nèi)的礦石運(yùn)出。

（5）采場通風(fēng)。礦塊采用貫穿風(fēng)流進(jìn)行通風(fēng)，通風(fēng)較困難的采場須采用局扇進(jìn)行輔助通風(fēng)，采切及其他掘進(jìn)獨(dú)頭工作面必須采用局扇進(jìn)行輔助通風(fēng)。鑿巖工作面采用濕式鑿巖，爆堆進(jìn)行噴霧灑水，裝卸礦地點(diǎn)采取凈化措施。

（6）充填?；夭晒ぷ鹘Y(jié)束后進(jìn)行嗣后充填工作。利用封閉墻將采場周圍通道進(jìn)行封閉，封閉墻采用混凝土墻，且有較好的濾水功能。濾水管通過采場鑿巖硐室進(jìn)入采場，貫穿整個采場最終通過塹溝底部引出封閉墻外。充填管路通過采場上部中段巷道到達(dá)采場頂部，再通過充填小井進(jìn)入采場。采場充填工作分3次進(jìn)行，第一次、第二次充填高度均為2～3 m，第三次充填接頂。每次充填需要待上一次充填的充填體養(yǎng)護(hù)至一定強(qiáng)度后進(jìn)行。

2.2.3 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

分段空場嗣后充填采礦法及大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如表1所示。

?

通過研究比較，分段空場嗣后充填采礦法與大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法在采切比、貧損指標(biāo)以及鑿巖設(shè)備方面有所不同。前者的貧損指標(biāo)要優(yōu)于后者，但采切比高于后者。根據(jù)礦山現(xiàn)有鑿巖設(shè)備情況，后者需要新購多臺國產(chǎn)T-150潛孔鉆機(jī)鑿巖機(jī)，且礦山深部礦巖安全條件變差，后者穩(wěn)定性較差，回采安全性低于前者。

綜上所述，分段空場嗣后充填采礦法在技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及回采安全性上均優(yōu)于大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法，礦山最終選用分段空場嗣后充填采礦法為深部最優(yōu)采礦方法。

3 應(yīng)用成果

在前期研究成果的基礎(chǔ)上，四方金礦采用分段空場嗣后充填采礦法開展工業(yè)試驗(yàn)，將1 221～1 190 m水平的礦巖作為水平隔離礦柱，在隔離礦柱下部設(shè)計(jì)3721、3722礦房，礦房寬度為15 m，礦房長度為30 m，礦房高度為30 m，分段高度為15 m，預(yù)留6 m頂柱。目前3721礦房已經(jīng)回采完畢，取得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)：礦石回收率達(dá)到了88.63%，貧化率為9.41%，采切比為6.1 m/kt，搭配2 m3遙控鏟運(yùn)機(jī)，礦房生產(chǎn)能力為370 t/d。該采礦方法在回采過程中具有采空區(qū)穩(wěn)定性好，礦石大塊率低，貧損指標(biāo)較好，礦房布置靈活，回采安全性較高等特點(diǎn)。試驗(yàn)同時驗(yàn)證了各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的合理性，為后續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)提供經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié) 論

根據(jù)前期研究成果，礦山采用分段空場嗣后充填采礦法進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，并取得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。礦石回采大塊率低，采空區(qū)穩(wěn)定性好，貧損指標(biāo)較好，且礦房各項(xiàng)參數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。試驗(yàn)成果驗(yàn)證了該采礦方法的合理性，同時為礦山采礦方法變更提供保障。