盘区机械化宽进路充填采矿法在金矿的应用

盘区机械化宽进路充填采矿法在金矿的应用

王政琦

福建省政和县源鑫矿业有限公司

【摘要】采矿方法要求确保安全符合环保下提高回采效率降低采矿损失，充填采矿法在我国应用广泛。原适用于金矿开采技术条件只有盘区上向水平分层充填采矿法。介绍盘区机械化宽进路采矿法回采工艺，三山岛金矿新立矿区矿体位于海水下，矿山前期采用脉外采准点柱式上向水平分层充填采矿法开采，采用普通采矿法回采存在顶板薄，矿柱回采安全隐患严重等技术难题。工程实践表面盘区机械化宽进路充填采矿法具有生产效率高及成本低等优势，成为金矿深部资源开发的首选采矿方法。

【关键词】盘区机械化；宽进路；充填采矿法；金矿应用

矿产资源不可再生性、供给稀缺性与人类对矿产资源需求无限性形成矛盾，随着我国工业化快速发展，很多矿产资源消耗速度加快。我国对铜铝等主要有色金属消费量快速增长，对有色贵金属需求量不断增长。金矿床具有成矿规模大特点，开采技术条件复杂，要求采场生产能力大，矿体上盘有人口稠密的村庄农田需要保护地表。山东黄金矿业三山岛金矿是全国机械化程度最高的地下开采黄金矿山，新立矿区硬岩矿山采矿方法为机械化盘区充填采矿法。本文提出机械化盘区上高分层宽进路充填采矿法技术，在原有采矿法基础上进行改良优化，较之前应用的充填采矿法机械化程度高、提升安全程度。

1. 金矿充填采矿方法

    岩金矿高价值矿床贫化是开采评价主要指标，厚大破碎高价值矿体安全回采是技术难题，高价值矿山开采中空场法应用广泛，填充法自60年代末使用后所占比例不断提升。地下矿山采矿方法包括空场法与充填法等，自60年代末使用充填法后发从干式充填发展到尾砂与胶结充填，形成方案多样的回采工艺【1】。岩金矿山地下开采充填采矿法比例提高到50%以上。充填采矿法生产工艺为采空区用充填料充填，充填体的作用是控制采场低压，充填采矿法可以开采高品位富矿，含夹石多的矿床等。

   充填采矿法按充填料性质分为废石干式、块石胶结充填采矿法等【2】。80年代岩金矿充填采矿法中发明用钢筋砼矿柱代替矿石柱的技术，薄矿脉开采中用于采准巷道顶板钢筋砼人工底柱在普通钢筋砼上110㎡添加废旧提升钢丝绳制作钢纤维215-510kg可改善钢筋砼性能。尾砂充填采矿技术包括采场隔墙技术，负压脱水技术等。开采矿岩稳固矿床通常用分级尾砂充填采矿法，我国岩金矿山使用隔墙包括胶结充填隔墙，袋装尾砂隔墙与柔性隔墙。尾砂胶结充填技术工艺于80年代在我国岩金矿山使用，一步采场用尾砂胶结充填需要1:4水泥尾砂胶结料浇面014-015m,由于采场脱水慢等原因导致分层现象严重。

2. 房柱交替式上升充填采矿回采工艺

矿产资源是人类社会的宝贵财富，中国每年基础设施建设要消耗大量的矿产资源，厚大矿体的企业要不断提高自身生产能力【3】。岩金矿贵金属矿矿石损失是评价矿床开采的主要指标，对延长矿山寿命具有重要意义。高价值矿山开采中崩落法应用较少，充填法自60年代末使用后占比不断提高，充填采矿工艺形成种类齐全的回采工艺。充填采矿技术在厚大破碎高价值矿山应用进展很快，体现在充填工艺日益完善，充填采矿法回采作业实现全部机械化。现有充填采矿法大多为二步回采，存在较大的安全隐患增大贫化率。

房柱交替上升式充填采矿法是安全性高、资源损失率小、生产能力大的高效绿色回采方法，为岩金矿山提供可行的开采方法【4】。房柱交替上升式盘区上向分层充填采矿法是常用的作业安全性好的绿色采矿法，用机械化上向分层充填采矿法开采，矿柱回采2个单元后充填接顶。房柱交替上升式机械化盘区上向充填采矿法沿矿体走向交替划分采场，矿块回采顺序为先回采一步，采场一二步采交替上升。房柱交替上升式采矿工艺具有提高回采安全性、减少支护成本等显著特点。将矿体沿走向划分为间隔布置矿房矿柱，以盘区为单位组织生产，盘区内3-4个矿房矿柱同时回采。盘区采用脉外无轨采准方式，采场分层联络巷连接分层采场与分段平巷。采场内采用凿岩台车打眼，矿石通过竖井提升至地表。

3.盘区机械化宽进路充填采矿法在金矿的应用

三山岛金矿新立矿区是我国首个从事大陆架滨海矿床地下开采的硬岩矿山。矿区内涵矿蚀变带受三山岛断裂构造控制，走向70°，47线以西伸入渤海，1号矿体为主矿体。制长约1000m,控制最大垂深为-650m,产状与主裂面一致，总体形状为脉状。单工程厚度0.53-7.1m,厚度变化系数90%，品味变化系数为55%，矿石比重2.78t/m³，自然安息角35-40°。主断裂F1下盘为矿体，矿体上盘围堰为绢英岩花岗质岩碎裂岩。图1 盘区上向进路充填采矿法。

                     图1 盘区上向进路充填采矿法

矿体下盘围岩为黄铁绢英岩画碎裂岩，下盘围岩岩石硬度较大；矿体产于黄铁绢英岩化碎裂岩中，矿床水文地质条件简单，主要呈现裂隙淋水和渗水。新立矿区对矿体水平厚度小于25m的矿体采用盘区上上走进路充填采矿法回采，矿体水平厚度介于15-25m时采场垂直走向布置进路。介于15-25m的水平矿体；分段高度12m，采场走向长度50m。采用下盘脉外无轨采准方式，盘区施工中段出矿横巷和下盘溜矿井采场联络道从分段平巷开口垂直矿体走向布置。图2 机械化盘区上向高分层宽进路充填采矿法。

                图2 机械化盘区上向高分层宽进路充填采矿法

盘区上向进路充填采矿法采用人工凿岩生产效率低，进行采矿方法优化采用无轨高效采出矿设备作业。机械化盘区上向高分层宽进路充填采矿法特点是上盘实施预支护，盘区采场由2个采区组成，回采进路规格为5×4m,宽进路回采由人工围岩形成规格为3×2.5m的切割自由面。宽进路小断面切割巷施工到上盘面用锚杆加金属网对上盘支护。沿上盘面垂直切割巷向两边施工断面规格2×2.5m，用锚杆加金属网对上盘进行支护。盘区沿走向长度100m,介于15-25m水平矿体；分段高度12m,采场走向长度50m，采场内划分2个采取长度为25m。采用主要采切工作包括下盘溜矿井、分层平巷等。采切工程施工后盘区采场分区以分层平巷为自由面，进路小断面切割巷施工到上盘主裂面后施工分区进路切割巷。

首采分段第一层进路充填构筑胶结充填人工假底，主副钢筋节点用铁丝捆扎结实焊牢。胶结充填前在进路底板上铺设塑料布，用灰砂比为1:16的胶结充填1.6m。进路充填中坚持先充填回填废石后充尾砂。矿房回采后回采顶柱时分两层回采，从中上段掘进下向采场联络道到达矿体，采用盘区上向进路充填矿法进行回采，预留0.5m厚的矿体保护人工假底的安全。新立矿区-386m分段X10097盘区矿体水平厚度24.5m,对盘区进行采矿方法优化，经采矿生产将X10097盘区采用不同采矿方法技术经济指标对比，金矿进路采矿推广机械化盘区上向高分层宽进路充填采矿法可创造巨大经济效益。

结语

盘区宽进路机械化充填采矿法是采用宽进路开采，机械化充填采矿法降低采矿贫化损失，采矿损失率降低至4.9%。三山岛金矿新立矿区应用机械化盘区上向高分层宽进路充填采矿法取得成功，应用高效无轨采出矿设备降低劳动强度，将高分层宽进路采矿用于生产。金矿应用盘区机械化宽进路充填采矿法具有机械化程度高，节约生产成本等优点。盘区机械化宽进路充填采矿法应用安全经济等特点表现日益显著。

参考文献

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[2]李永辉,顾生春,王海文. 机械化上向水平分层充填采矿法在哈图金矿的应用[J]. 黄金,2019,40(12):32-35.

[3]顾生春,董群柱,王海文,孔令喜,肖晓文. 盘区机械化上向水平分层充填法在哈图金矿的应用研究[J]. 采矿技术,2018,18(04):4-7.

[4]黄原明.论机械化点柱式上向水平分层充填采矿法的应用与发展[J].世界有色金属,2018(01):70+72.

[5]郭旗,张宝,顾生春,李志军,吴亚飞.哈图金矿盘区机械化采场结构参数数值模拟研究[J].采矿技术,2019,19(06):6-9.

作者简介：王政琦，（1997-10-10），男，汉，福建省政和县源鑫矿业有限公司。