上向水平分层进路充填采矿法在响溪金矿的应用与改进

严 辉

（湖南黄金集团有限责任公司，湖南长沙 410007）

上向水平分层进路充填采矿法在响溪金矿的应用与改进

严 辉

（湖南黄金集团有限责任公司，湖南长沙 410007）

介绍了上向水平分层进路充填采矿法在响溪金矿急倾斜中厚破碎带矿体中的应用，总结了该采矿方法的优缺点，提出了今后的改进方向及措施。

上向水平分层进路充填采矿法；急倾斜中厚破碎带矿体；改进方向及措施

响溪金矿从2004年建矿至2008年，曾自主开展浅孔留矿嗣后充填采矿法试验，并逐步全面推广使用。该采矿方法当时主要应用于568、538、498中段部分矿体和上下盘围岩中等稳固的矿块。

浅孔留矿嗣后充填采矿法具有结构及回采工艺简单、采准工程量小、回采时不充填、生产能力较大、采矿成本低等优点［1］。同时该采矿方法也存在以下缺点：一是采场空区大，地压管理难度大，对上部中段及地表构成较大安全威胁，矿山曾出现过因留矿法采空区大，嗣后充填进度达不到要求，造成较大规模塌陷并垮通地表的情况；二是矿石损失率大，回收率只达到40%～60%。损失率大有以下原因：（1）矿块采完后，空区体积大，嗣后干式充填的质量不能保证，导致底柱和间柱因回采条件恶劣而大部分损失；（2）顶底板围岩稳固性差，留1 m左右矿壁维护顶底板，护帮矿壁损失；（3）矿体断层节理发育，矿体倾向和走向上错动，矿体形态变化大，留矿法对矿体形态变化适应性差，也导致矿石损失与贫化；（4）受生产任务影响，有时未按标准作业程序进行放矿。

随着矿山开采中段下延、地质条件变化、矿体破碎、上下盘围岩不稳固，2008年以后，为确保井下作业安全，提高资源回收率，浅孔留矿法逐步被淘汰，改为上向水平分层充填采矿法，并在此基础上形成了两种变形采矿方法：上向水平分层进路充填采矿法和上向水平分层分条充填采矿法。

1 矿山开采技术条件

响溪矿区地处雪峰山穹窿之白马山窿起区西缘，位于新华夏系褶皱带内。由震旦系地层组成一单斜构造。矿区主要断层为溆浦－江口压扭性断裂（F3），响溪金矿位于F3断裂下盘走向略向SE凹入部位，岩层劈理化十分强烈。

矿区内共发现三条矿化蚀变带（V1、V2、V3），近于平行产出，其中V2号蚀变带为主要成矿带。控制走向长800 m，脉带宽3.8～15 m，倾向220°～240°，倾角45°～75°，局部有分支，Au品位 1.00～3.52 g／t，平均品位 1.6 g／t，Sb品位 0.44% ～2.68%，平均品位1.06%，平均脉厚6.4 m。主矿脉V2沿走向、倾向矿化连续，但受断层影响，其矿石品位、矿体产状变化大，稳定性差。

响溪矿区矿床是一中低温变质热液充填细脉型矿床，矿区出露地层简单，主要为震旦系江口组砂质板岩及少量第四系。矿区内矿体顶底板围岩主要为震旦系江口组变质砂质板岩，有较好的稳固性，其f值一般可达6～8，但其地层受多组大断层切割强烈，岩层与矿体节理、裂隙均十分发育，特别是底板断层面内岩石破碎，底板岩石极不稳固。从近年来实施坑道情况来看，坑道围岩稳固性较差，一般需要维护，附近民硐、坑探巷道部分存在较大垮塌现象，局部垮通地表。从近年采矿情况来看，矿石属石英脉类型，坚固性系数f为8～10，但受断层影响，矿石稳固程度较差。

响溪矿区前期原留矿法采场垮塌较多，老采空区较多，近河床地表存在老塌陷区，且东部地表多为农田和民房，矿区范围内有一条地表泾流流经矿区，采场滴水大，矿块回采难度大。

综上所述，响溪金矿矿区矿脉属中厚到厚的倾斜或急倾斜矿体，矿石与顶底板围岩的稳定性差，且地表不允许崩落。矿区总体上工程地质条件和开采技术条件差。

2 上向水平分层进路充填采矿法

2.1 采矿方法选择

随着开采中段下延，下部各中段矿脉地质赋存条件变化大，断层节理发育，脉内及上下盘围岩更为破碎，矿岩稳固性极差，矿体倾向和走向上错动，矿体形态变化大。针对响溪金矿当前主采中段458、418、378的开采技术条件，采矿方法以上向水平分层进路充填采矿法为主，部分允许暴露面积大于30 m2、允许暴露时间在8 d以上的选用上向水平分层分条充填采矿法，另外498、538、568中段全年约有1.5～2万t残矿回收采用上向水平分层进路充填采矿法。现两种采矿方法同时兼用，井下安全保障能力及采矿回收率得到较大提高，已取得了较好的安全效果及经济效益。

2.2 采矿方法概述

上向水平分层进路充填采矿法适用于矿体破碎、顶底盘围岩非常破碎的矿块，或矿区上部中段存在民采老窿的难采矿块及遗留的残采矿柱，如图1所示。响溪金矿2011年选择498－13、498－15矿块作为试验矿块获得成功，并在此基础上根据各矿块赋存条件及开采技术条件，参考类似矿山的实践经验［2～4］对采矿方法进行了多次研究和改进。

图1 上向水平分层进路充填采矿法标准图

1.采场结构参数：沿走向布置矿块，长度40～50 m，高40 m，顶柱6 m，不留间柱，宽为矿体厚度4～20 m，分层高2 m。

2.采准切割：矿体中央底盘（或顶盘）布置一条充填井，两段顺路溜矿井，一条斜坡道（作为人行通风及运输材料用）。从脉外运输平巷掘中央穿脉平巷，见矿后在矿体底板沿矿脉向两翼掘回采进路。在穿脉平巷下盘围岩中布置充填分层联络道连接充填井、斜坡道、回采进路和分段溜矿井。

3.回采工艺：（1）凿岩爆破：采用7655型凿岩机钻凿水平炮孔，孔深1.5～2 m，孔径38～40 mm，实行等边六角形全断面爆破；选用铵油乳化炸药，人工装药；采用非电秒差导爆雷管进行爆破；（2）出矿：分层进路2 m×2 m沿脉布置，在分层进路的两端垂直矿体走向开始进行回采进路2 m×2 m，依次或间隔向中央溜矿井方向回采；矿石用手推车运至溜矿井，由阶段运输平巷运出；（3）支护：由于矿体破碎，分层巷道及进路中均用木材架设木棚子支护，每个木棚子间隔不大于1 m，两支架间用杂木垒帮接顶；部分残采矿柱因地压大，采用金属衬支护；（4）充填：每一条进路回采完毕后，将中央充填井废石用手推车运至回采进路，人工接顶充填，靠近矿体一侧用编制袋装废石砌墙；（5）通风：新鲜风流，由阶段运输平巷经人行上山进入采场，污风由充填上山至上阶段运输平巷，入回风井至地表。

4.回采与充填工作组织：矿块同时安排两个作业点，一个采矿，一个充填，均实行二班八小时工作制。回采工作由凿岩、爆破、电瓶三轮车转运、支柱及综合性工种共6人组成综合性采矿队，早班负责凿岩、爆破工作，晚班出矿。充填工作由码袋充填工2名、电瓶三轮车工1名、废石转运工2名组成充填工作队。

5.矿柱回采及空区处理：采场一般施工假底，每个采场设计留有4～6 m顶柱，采场沿矿体走向连续布置，采场间无间柱。矿柱回采只回采顶柱。待矿块回采完成后，同样采用上向水平分层进路充填采矿法回采顶柱。采空区采用废石全码袋接顶充填处理。

6.主要技术经济指标：矿块生产能力：30～56 t／d；工作面工效：5～8 t／工班；采切比：6.8 m／kt；损失率：8%；贫化率：10%；采矿直接成本：132元／t；充填成本：28元／t。

2.3 采矿方法优缺点

上向水平分层进路充填采矿法在响溪金矿的生产中得到了全面推广和应用，积累了很多经验，总结了该方法的优缺点如下：

优点：（1）采充循环时间短，采空区暴露时间短，暴露面积小，故工作安全性较高，控制地压较好，可有效保护地表不受破坏，能达到安全回采的目的；（2）对矿体形态变化适应性较好，对矿体顶底板边界能较好地控制，损失贫化率小，适合矿山矿体断层节理发育，矿体倾向和走向上错动，矿体形态变化大的特点；（3）采场连续布置，采场之间不需留间柱，采用构筑人工假底的方式矿房回采后只需回收顶柱，且采用上向水平分层进路充填采矿法回收顶柱效果较好，部分矿块做到了不留顶底柱，大大提高了资源回收率；（4）以电动三轮车作为矿石及充填料的搬运工具，一定程度上降低了工人的劳动强度，提高了采矿作业的机械化水平，提高了劳动生产率。

缺点：（1）采充工艺相对较复杂，充填成本高，采矿成本高；（2）每个进路每米间隔架设木支架，木材消耗量大，支护成本较高；（3）装矿及充填码袋接顶仍为人工作业，劳动强度大，劳动效率低。

3 采矿方法改进方向及措施

根据矿山现有采矿方法应用过程中存在的问题，在结合作业安全性因素的基础上，从提高机械化开采水平、提高劳动生产率、降低工人劳动强度、降低采充支护成本等方面综合考虑，提出了现有采矿方法的改进方向及措施。

3.1 经济效益核算

在矿块开采利用前，先从技术条件的制约和经济效益角度，以具体矿块为对象建立价值模块，估算矿块的净价值（根据矿块中可利用矿物的品位、开采与处理各道工序的成本及产品价格及综合回收率等计算），把矿块净值作为采矿方法选择的依据之一或作为该矿块采或不采的依据，即依据当前市场价格，有利润才采，无利润则该矿块可暂不采。

3.2 顶板再造下向高分层采矿法

2009年，矿山与中南大学采矿技术研究院签订了顶板再造下向高分层采矿法研究与应用项目意向书，但因科研资金预算投入等相关原因该项目未能实施。该采矿方法思路是通过人造顶板保证作业面安全，通过高分层提高采矿强度，提高矿块生产能力。

3.3 水压支柱护顶上向水平分层分条充填采矿法

2008年，矿山曾组织研讨了水压支柱护顶上向水平分层分条充填采矿法，通过水压支柱护顶，分条充填时不需要接顶，减轻了劳动强度，且水压支柱为可循环利用的支护材料，可大大降低采场支护成本。但因该项目投资大等相关原因该项目未能实施。

3.4 小型尾砂充填采矿法

2013年，矿山与湘西金矿设计科研所组织研讨了小型尾砂充填采矿法并立项，该项目可行性报告已于2014年7月通过审核，2014年8月进入试验实施阶段。该项目实施方案是通过管道直接将地表搅拌好的尾砂料浆输送至采场进行充填，能大大降低工人充填劳动强度，缩短充填周期，提高生产效率，提高矿块生产能力。因该尾砂胶结充填体强度较好，对回收顶底矿柱提供了较好的条件，降低了矿石损失，提高了矿石回采率。且胶结充填体在回采过程中能有效支撑顶底板围岩，控制深部开采地压，从技术上提高了采场作业的安全性。该项目目前正在试验中。

3.5 其它改进措施

1.依据矿体的赋存条件、开采技术条件、地质条件等情况，严把设计关，确定最优方案，杜绝废进尺，降低采矿成本。

2.严格采场作业规范管理，严格以充保采、以充保安的措施，降低损失贫化率，提高矿石回采率。

3.注重学习和引进国内外先进采矿技术及装备，改进和完善现有采矿方法，响溪金矿拟推广应用小型铲运机，提高装矿及充填效率，降低工人劳动强度；推广应用螺旋支柱等可回收支柱材料，降低支护成本；推广应用先进充填技术及充填材料，提高充填效率及质量，降低采矿成本等。

4.积极与科研院所进行技术合作，在充分调研类似矿山采矿方法的基础上，结合本矿山实际开采技术条件，开展采矿科研工作和试验，推动矿山采矿方法的技术创新。

4 结 语

1.响溪金矿采用上向水平分层进路充填采矿法，克服了原有浅孔留矿法存在的地表陷落、损失贫化率大等缺点，回采过程中进路顶板暴露面积小，确保了作业安全，采充循环快，保护了上部中段及地表不受破坏，不留顶底柱、间柱，提高了资源回收率。

2.上向水平分层进路充填采矿法在响溪金矿的应用为矿山带来了良好的安全保障和经济效益，对同类矿山也有一定的推广价值和应用前景。

［1］ 黄武胜 蔡嗣经 黄刚，等.阿勒泰某金矿采矿方法优化研究［J］.有色金属（矿山部分），2015，67（2）：10－14.

［2］ 范纯超，王锋，崔艳龙.浅谈破碎假底支护方式［J］.科技风，2013，（23）：10.

［3］ 范纯超.人工充填假顶支护方式在上向水平分层进路采矿法中的探索与应用［J］.科技致富向导，2012，（8）：362.

［4］ 陈灿.上向进路充填采矿法采场结构参数优化研究［J］.湖南有色金属，2014，30（5）：7－10.

Application and Im provement of the Upward Horizontal Slice Stoping-filling M ethod in Xiangxi Gold M ine

YAN Hui
（Hunan Gold Group Co.，Ltd.，Changsha 410007，China）

The paper introduced the application of the upward horizontal slice stoping-fillingmethod in Xiangxi gold mine for steep and medium thickness fracture zone orebody，summarized the advantages and disadvantages of this miningmethod，and put forward the improvement direction and measures in the future.

the upward horizontal slice stoping-fillingmethod；steep and medium thickness fracture zone orebody；the improvement direction and measures

TD853.34

A

1003－5540（2017）06－0005－04

严 辉（1983－），男，工程师，主要从事金属矿山开采技术研究工作。

2017－10－09