论机械化点柱式上向水平分层充填采矿法的应用与发展

2018-03-24

世界有色金属 2018年1期

（玉溪矿业有限公司大红山铜矿，云南玉溪 653100）

大红山铜矿西部矿段矿体中、西部B100-B160线以薄小矿体为主，矿体连续性差，区域矿体产状特点不适于采用技术工艺相对较为成熟的空场法，为提高资源回收率，对采矿工艺的改进势在必行。机械化点柱式上向水平分层充填采矿法对回采薄小矿体比较有利，可以提高矿体回收率和降低矿石损失贫化率[1,2]。

1 矿体赋存条件

大红山铜矿西部矿段200m-300m标高B100～B128线区域位于大红山群曼岗河组第三岩性段(Ptdm3)中上部,Ⅰ号矿带产出其中。Ⅰ号铜铁矿带各矿体呈层状、似层状产出。走向为N50-75°W，倾向南西，倾角20°～35°。矿体产状与围岩产状基本一致，倾向为南西，产出比较稳定。区域内Ⅰ号矿带含矿地层自上而下产出Ⅰc含铜菱铁磁铁矿体→Ⅰ3含铁铜矿体→Ⅰb含铜磁铁矿体→Ⅰ2含铁铜矿体。主要金属矿物有黄铜矿、磁铁矿、菱铁矿，次要金属矿物有斑铜矿、黄铁矿[3]。

2 机械化点柱式上向水平分层充填法采矿工艺特点

（1）适用条件：适用于厚度7m以上、倾角20°～45°的单层矿体以及矿体厚度2m～7m、倾角20°～45°且矿体间夹石剔除厚度大于2m的多层矿体和倾角20°～45°且上层矿体厚度大于7m的矿体[4]。

（2）盘区布置及构成要素：盘区沿走向布置，沿走向长200m，倾向斜长按20m分段高度作控制，盘区内按走向长度50m划分为4个采场；采场间及盘区间沿倾向留间柱，间柱宽度3m～4m，采场内根据顶板稳固性留规则点柱，原则上点柱规格为3×3m～4×4m，间距约10m～13m。

（3）开采顺序：多层矿体可同时开采，确保上下层矿体间柱和点柱在竖向对齐。

（4）采准切割：采用脉外下盘采准布置形式，在下层矿体下盘沿走向布置分段沿脉干线，干线与矿体相距55m～60m，设置穿脉出矿联道，便于铲运机进入分层回采工作面；在盘区中部位置布置脉外溜井，通达运输水平装矿穿脉；为便于利用上分段采掘废石充填，每个盘区设置通上分段的废石小井。沿矿体走向在分段干线下盘每600m左右布置充填回风斜上山，联通上部充填回风平巷；相应地在相邻的两条回风上山之间中部由下向上分段形成进风上山，两者配合形成采区进、回风通道。

盘区布置平面图

在采场中部由分段干线开掘出矿联道进入采场，每个分段第一次开掘出矿联道时，向下按15%-18%的坡度开掘至矿体底板，之后水平开掘至掘露上层矿体顶板，之后随着回采分层的提高，沿出矿联道进行压顶，形成上一分层的出矿通道。由出矿进路在各层矿体底板脉内开掘切割平巷到采场端部，再沿矿体倾斜方向开掘采场回风上山到上部分段水平，之后开掘回风联道与上分段沿脉干线联通。

（5）回采：盘区内4个采场，按凿岩、出矿、分层充填等工艺环节安排，1个采场内进行凿岩、爆破、顶板管理；1个采场进行出矿作业；1个采场进行充填作业。按标准盘区计算，凿岩、出矿与分层充填周期为1个月左右。分层回采高度3.3m，第一分层回采4.5m～5m，充填3.3m，控顶1.5m～2m。

3 优点与不足

（1）该采矿工艺有利于解决多层矿体的回采问题，对矿体的适应性较强，资源利用率高，采出矿石品质较好，采切比低。

在目前试验采场中，180中段20-116采场以及20-112～114采场特点突出，采用此种采矿工艺可以很好解决多层薄矿体的回采问题，对于2.5m～3.5m厚的薄矿体回收相对比较容易，只需开凿切割巷（规格采用4.0m×3.6m 1/3三心拱）即可基本达到矿产回收目的，废石混入较少，回采品位相对较高。

随着大红山铜矿资源量的不断消耗，资源量不断萎缩，在开采后期，资源基本以中厚、薄小矿体为主，以整个矿山的发展为出发点，必须加大对薄小矿体的回采力度，从这一点来看，机械化点柱式上向水平分层充填采矿法有其发展的必然性和针对薄小矿体进行回采的优越性。

（2）机械化程度高。凿岩、出矿以及护顶工作实现了全部机械化作业，作业效率高，大大减轻了作业人员的工作量，在作业面数量足够的情况下可以很快提升生产能力。

（3）矿体开挖过程中形成空区，空区面积随着开采的不断推进而扩大，过程中地压越来越明显，安全管理难度大，特别是前期切割工程施工过程中，由于作业空间有限，出现锚杆无法施工或支护效果不理想的情况，安全问题比较突出。在整个回采作业过程中，回采高度不断增加，加之遇到断层或者破碎带时光面爆破控制效果有限，顶板垮落造成顶板超高。