中深孔分段分期充填采矿在大梁矿业的应用

李雨波，李艳刚，韩 全，吉晓佳

(四川会东大梁矿业有限公司， 四川会东县 615200)

中深孔分段分期充填采矿在大梁矿业的应用

李雨波，李艳刚，韩 全，吉晓佳

(四川会东大梁矿业有限公司， 四川会东县 615200)

为解决上向进路充填采矿法在回采松散破碎矿体时生产能力低、充填作业劳动强度高的问题，提出了中深孔分段分期充填采矿法，并在大梁矿业1号矿体的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿段进行了工业试验。结果表明:采用中深孔分段分期充填采矿法不仅具有低成本、高效率落矿的优点，又避免了上向进路充填采矿低效率、高劳动强度的缺点，大幅提高了采场生产能力。该采矿方法在大梁矿业的成功应用，为类似矿体的开采提供了参考。

破碎矿体；充填采矿；分段分期开采；中深孔爆破

0 引 言

会东大梁矿业有限公司位于四川省凉山彝族自治州会东县大桥区铅锌镇境内，2010年8月，因改制而停产。由于原尾矿库的溃坝以及选矿设备能力受限等问题使得公司无法正常生产，公司改制后委托设计院进行采选改扩建工程可行性研究并进行初步设计，经分析研究确定矿山生产能力66万t/a，选场处理量为2000 t/d，开拓系统为平硐-溜井开拓，

西部矿体采用无底柱分段崩落法，东部矿体采用上向进路胶结充填法开采。同时设计了一套完整的地表全粒级碎石胶结充填系统，系统充填能力60～

80 m3/h。

1 矿床开采技术条件

会东大梁矿业矿区位于扬子准地台西缘川滇台背斜中段东侧，凉山断褶带西南角和东川台拱西北缘的交接部位。矿区内矿床充水的控制性因素主要为雨季(6～10月)的大气降水，目前最低采准标高1884 m，矿体及开采系统均位于大桥河侵蚀基准面以上，自然排泄条件好，因此属于水文地质条件较为简单的白云岩溶蚀裂隙水直接充水型矿床。矿床为碳酸盐岩中受断裂控制的热液充填交代型矿床，矿体主要赋存在F5～F15之间的原始“地堑”中，构造破碎带发育，围岩稳定性受断裂构造带控制，矿体上盘围岩强烈破碎，其稳固性极差，易发生矿山工程地质问题，而矿体下盘主要由块状结构的白云岩组成，稳定性较好。因此矿床工程地质为可溶盐岩类，属复杂型。

矿区内高品位矿石主要富集于1号矿体的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿段，受F25和F8、F8和F9、F9和F6(s)所构成的次级断块控制，含矿岩性为白云岩和黑色破碎带。

“黑色破碎带”(含矿者简称“黑破矿”)是会东铅锌矿区存在的一种特殊地质体，它具有颜色深(灰-灰黑色)、分布广、延深大、岩石破碎、且与矿床关系密切等特点，是区内重要的地质体之一。按照破碎物的不同成份，可以将“黑破”分为两种，一种是由震旦系上统灯影组(Zbd)白云岩角砾或碎块为主组成的“黑破”(称R1)，另一种是由寒武系下统筇竹寺组(∈1q)黑灰色钙质细砂岩、粉砂岩和钙质页岩角砾或碎块组成的“黑破”(称R2)。前者是会东铅锌矿1号矿体主要的控矿、容矿构造。R1“黑破”分布于2～15线之间，总体走向30°～50°，倾向300°～320°，倾角85°～90°，长100～170 m，宽30～120 m，控制斜深326 m。带内岩石呈暗灰—灰黑色，破碎物成份主要是震旦系上统灯影组(Zbd)的白云岩角砾，偶有寒武系下统筇竹寺组(∈1q)的细砂岩和页岩角砾及部分松散状炭泥质物。角砾呈尖棱角—次棱角状，部份呈次园或滚园状，大小混杂，分布无规律，灰、黑灰-白灰色，大小不一，由1 cm×3 cm到1 m×2 m者均有，少数为直径大于2 m的岩块。炭泥质物充填在角砾之间，未胶结或胶结程度极低，松散破碎，极易垮塌，浸水易崩解膨胀。

2 中深孔分段分期充填采矿法

由于1号矿体的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿段矿石品位较高，矿岩稳定性差，遇水易崩解膨胀垮塌，为了最大限度地回收金属，提高综合经济效益，在改扩建时选用上向进路充填采矿法。该采矿方法有效的解决了黑破矿由于松散破碎难以回采的问题。但存在生产能力低，充填作业劳动强度高的缺点。在生产中发现旱季由于地表没有补给水、井下水枯竭，使黑破矿的强度较雨季有所提高，为了提高旱季的采出矿能力、降低充填作业劳动强度，故在此采矿方法的基础上提出采用中深孔分段分期充填采矿法(见图1)。

2.1 采场结构参数与矿块布置

采场阶段高度60 m，分段高度12 m。首采分层和中间分层矿房延走向布置，长度为50 m，宽度视矿石岩稳定情况确定为6～10 m，间柱宽度10 m。最上一分层矿块垂直走向布置，长度为矿体厚度，宽度为3～4 m。

图1 标准采矿方法

2.2 采准切割工程

采切工程主要包括脉外辅助斜坡道、分段下盘运输巷道、凿岩巷道(出矿进路)、矿石与废石溜井、回风井(兼充填管路井)、充填联络巷道、切割天井。

脉外辅助斜坡道:布置在矿体下盘，主要用以人员通行、材料、设备的运输以及无轨设备的行走，断面规格3.0 m×2.7 m，转弯半径12 m，坡度12%～16.5%；

分段下盘运输巷道:布置在矿体下盘，主要用以矿石的运输、人员及无轨设备的行走，断面规格3.0 m×2.7 m；

凿岩巷道(出矿进路):沿矿房方向布置在其中央，用于凿上向垂直扇形孔以及作为矿房出矿的通道，断面规格3.0 m×2.7 m；

溜井:布置在间柱内，联通下中段穿脉运输巷道，用以矿石、废石的下放，断面规格2.0 m×2.0 m；

回风井(兼充填管路井):一般布置在间柱内，联通下中段穿脉巷道，用以采场回风及充填管路、排水管路的下放，断面规格2.0 m×2.0 m；

切割天井:为切割槽的形成提供补偿空间，断面规格3.0 m×2.0 m；

上中段回风联络巷道:不单独设计，利用上中段的穿脉、脉外巷道等。

2.3 回采工艺

(1)回采顺序。矿区目前有3个中段同时使用充填采矿，中段内的回采为上行式。在分段内选择见矿厚度最大的位置做切割平巷，分段内的回采顺序由切割槽向两端后退式回采。各分段的矿房分为一期矿房和二期矿房，回采时首先回采一期矿房并充填，待充填体强度达到设计要求后再回采二期矿房并充填。

(2)凿岩爆破。采用YGZ-90凿岩机凿上向垂直扇形中深孔，使用BQF-100型装药器装入粉状改性铵油炸药。在切割槽形成后，由于补偿空间较小，首先起爆2～3排，待出矿完成后再次进行爆破，起爆排数可根据补偿空间计算确定，直至整个矿房爆破出矿完成后即可进行充填。为了最大限度的减少爆破振动对井下围岩及地表构筑物的影响，采用毫秒微差爆破，有效的降低了单响药量。

(3)出矿。由于采场暴露面积大、矿岩稳定性差，为此矿山采用XYWJD-2电铲和XYWJY-2型遥控内燃铲运机出矿，对于凿岩巷道和矿房靠近凿岩巷道的矿石采用电铲出矿，遥控铲运机用于矿房内的大量出矿。铲运机将矿石从矿房运出后，经出矿进路—穿脉巷道后倒入矿石溜井，最终由中段穿脉运输巷道内的振动放矿机装入矿车运至主溜井。

(4)通风、支护。采场使用矿山的集中通风系统，新鲜风流由斜坡道经运输巷道进入采场，污风经通风井至上中段通风联络巷道排至回风井，再到地表。根据巷道的服务年限可采用浇筑混凝土、锚杆、锚网及喷射混凝土单独支护或联合支护。

(5)桃心矿柱的处理。采用YGZ-90凿岩机凿上向垂直扇形中深孔时，机心高度为1.2 m，可以凿取的中深孔最小边角为3°，所以在矿房间会留有一桃心矿柱，为了回收此矿柱，目前采用的方法是在中深孔施工完毕后再用YT-28气腿式凿岩机补打炮孔，爆破时同中深孔一起起爆回采。

2.4 充 填

由于矿房暴露面积较大，矿岩不稳定，所以待单个矿房崩落出矿完毕后立即组织进行充填。由于矿房高度较高，充填需分次进行，每次充填高度为1.5～2.0 m，待初凝后的充填体高于挡墙后，方可一次性充填接顶。为了保证回采的安全，首采分层进行充填时需铺设钢筋，并且需提高充填配比，充填体终凝强度须大于5 MPa，其他分层充填体终凝强度须大于1.5 MPa。

2.5 主要技术经济指标

中深孔分段分期充填采矿法结合了空场法与充填法，在回采此类矿石时经济效益较好，其主要技术经济指标见表1。

表1 中深孔分段分期充填采矿法主要技术经济指标

3 结 论

中深孔分段分期充填采矿法是在上向进路充填采矿方法的基础上提出的，通过该采矿方法在大梁矿业近一年的实践，不仅结合了中深孔低成本高效率落矿与充填式处理采空区的优势，又避免了中深孔崩落采矿损失贫化率的双高与上向进路充填采矿低效率高劳动强度的缺点，且由于大幅的提高生产能力，可以在旱季大量采出矿并完成充填。从采切工程量及技术经济指标分析，该采矿方法各项指标良好，充填挡墙的减少与充填管路拆换频数的大幅降低，有效的降低了充填劳动强度与充填成本。该采矿方法在大梁矿业的成功应用，可为具有相似矿床的开采提供经验，具有一定的推广应用前景。

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2015-12-16)

李雨波(1990-)，男，陕西延安人，主要从事有色金属矿山开采工作，Email:736069609@qq.com。