下向进路充填采矿法在嵩县山金的应用

周述峰 公培森 宋恩祥 邱洋洋

摘要：针对嵩县山金M1构造蚀变破碎带内矿岩较破碎且稳固性差，矿体与破碎带交错分布的开采技术难题，开展了下向进路充填采矿法试验研究。通过在人工假顶下自上而下分层进路式回采接顶充填，保证了构造蚀变破碎带内矿体回采的安全性。将盘区划分为2个采区、4个分段，采用下盘脉外盘区斜坡道-分段运输平巷采准方式，每一分段3条分层联络道交错布置;在分段内自上而下沿走向进路逐层回采，每一分层回采均在C料尾砂人工假顶下作业，采场采用铲运机出矿。现场应用表明：下向进路充填采矿法保证了矿体安全回采，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率，得到了盘区生产能力180 t/d、采矿损失率4.9 %、矿石贫化率4.6 %的良好技术经济指标。

关键词：采矿方法;充填采矿;下向进路;构造蚀变破碎带;人工假顶

中图分类号：TD853.34          文章编号：1001-1277（2020）05-0036-04

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20200507

引 言

在国内金属矿床地下开采中，中厚急倾斜矿体开采数量约占矿体开采总数的23 %[1-2]。中厚急倾斜极破碎矿体厚4～10 m，随着地下开采深度的增加，矿体出现尖灭或分支复合现象。对于不稳固中厚急倾斜矿体，应根据不同的开采技术条件选择不同的采矿方法，并且要求矿块生产能力大，开采周期短，采准工程布置灵活。目前，针对矿岩稳固性差或围岩应力高的开采技术条件，大多采用分层回采的点柱式采矿法或进路式采矿法，进路式采矿法在国内的应用越来越广泛[3-5]。

进路式采矿法的思路是将巷道掘进技术应用于矿房回采。由于进路断面小，顶板暴露面积小，因而能够较好地保证采场回采时的作业安全，达到回采矿岩不稳固矿体的目的[6-8]。但是由于其回采断面小，回采工艺复杂，采场生产能力较其他高效采矿方法低，因而只适用于回采矿岩不稳固、矿体变化复杂、矿石价值较高的矿体。在实际应用中，一般分为下向进路式和上向进路式2种方案。下向进路式一般用于回采矿石和围岩均不稳固的矿体，在人工假顶下作业，自上而下逐层回采。上向进路式则一般应用于围岩不稳固而矿石较稳固的矿体回采[9-12]。

1 工程背景

嵩县山金矿业有限公司（下称“嵩县山金”，嵩县九仗沟金矿）为开发多年的老矿山企业，矿区采选生产能力为600 t/d。九仗沟金矿床为构造蚀变岩型金矿床，矿体主要赋存于M1构造蚀变破碎带中，呈脉状产出，围岩主要为英安岩、流纹岩。矿区Ⅰ号矿体为主要矿体，沿走向长280 m，延深至-20 m水平，产状与M1构造蚀变破碎带基本一致，总体走向20°，倾向北西，平均倾角60°左右，稳固性较差，平均厚2.7 m，平均品位5 g/t。

M1构造蚀变破碎带不仅为导矿构造也为导水构造，矿体和围岩均较破碎，稳固性较差，下盘脉外运输巷道和穿脉工程中的部分区段内围岩破碎严重，塌落的矿岩范围较大，无法完全清除，局部区域还存在整个中段上盘含泥夹层滑落的现象。若采用原有的浅孔留矿采矿法或者上向进路采矿法开采，将导致冒顶或者塌方事故。此外，矿体与破碎带空间位置复杂、交错共存，破碎带与地表水系和地下水系相互导通、交错分布，220 m水平穿脉施工过程中出现井下涌水，涌水量约1 500 m3/h，致使此中段无法正常施工，为采准工程布置和矿房正常回采增加了很大的难度。因此，亟需开展该类极破碎矿体采矿方法研究工作，以实现矿山安全高效回采。

2 下向進路充填采矿法

根据矿区构造蚀变破碎带内矿体的特殊开采技术条件限制，通过现场踏勘与实地调研，最终选用下向进路充填采矿法，并在矿区构造蚀变破碎带内矿体中进行开采试验。下向进路充填采矿法见图1。

2.1 回采顺序

将盘区划分为2个采区、4个分段，每个采区长50 m，分段高度视分层情况而定，一般为10 m，沿走向布置。采区内每个采场长25 m。采场进路宽3.0 m，分层高3.4 m，自上而下在人工假顶保护下分层回采，待该分层回采并充填结束后再采用进路回采下一分层。

2.2 采准切割工程

采用下盘脉外盘区斜坡道-分段运输平巷采准方式。具体采准工程有：由中段运输平巷掘进脉外盘区斜坡道，斜坡道采用“之”字形布置，在每个分段水平的矿体下盘平行于矿体走向掘进分段运输平巷，分段运输平巷与斜坡道之间通过分段联络道相连，从各分段运输平巷垂直于矿体或与矿体呈一定角度掘进采场分层联络道与采场连通，在每分段运输平巷附近每隔100～150 m布置1条溜井，溜井与3条分段运输平巷及中段运输平巷连通，在每分段运输平巷附近布置1条通风充填天井。采准切割工程量见表1。

2.3 回采工艺

采场自上而下顺序回采，分层高3.4 m，每一条分段运输平巷服务3个分层，第一分段先回采上部3.4 m矿体，分层联络道以12°倾角上掘至矿体;第二分层联络道水平前掘回采中部3.4 m矿体;第三分层联络道以-9°倾角前掘回采下部3.4 m矿体。分段内矿体回采充填结束后即转到下分段回采。采区内可同时有3～4个作业面施工，凿岩、出矿、支护、充填等工序在时间上互相错开，确保采场出矿量稳定。

2.3.1 凿岩爆破

采用MERCURY14单臂式凿岩台车凿岩，回采进路的断面宽3.0 m，高3.4 m，凿岩孔深2.5 m。待回采到边界进路时，采用7655型凿岩机回采下盘三角矿体。矿石较松软时，采用角锥形掏槽;矿石致密时，采用垂直桶形掏槽。周边孔向外偏斜2°～3°，并采用控制爆破方式，使爆破后顶板及边帮平整，减小对围岩和相邻充填体的影响。

采用乳化炸药，人工装药。一般炮眼药卷直径采用32 mm，周边眼设计采用直径22 mm的小直径药卷，长度均为200 mm。采用非电微差导爆管起爆，各段雷管的起爆时间间隔为50 ms，8号火雷管引爆。

2.3.2 采场通风

新鲜风流由脉外盘区斜坡道进入中段或分段运输平巷，再从中段或分段运输平巷通过分层联络道进入采场，采用局扇通风，清洗工作面的污风通过风机抽排到通风充填天井，排至上中段运输巷道，进入回风井，排出地表。

2.3.3 支 护

应在确保工作面通风完成后再进行浮石检查和检撬作业。检撬作业从采场口开始，由外向里，最后进行工作面的检撬。待检撬作业结束后才可进入采场检查顶底板安全情况，以及落矿情况，并视采场情况进行必要的支护。由于进路断面较小，只在顶板极破碎处进行临时木架支护或采用锚杆加金属网支护。

2.3.4 出 矿

采场内崩落的矿石采用1 m3柴油铲运机铲装运出。经出矿进路与分段运输平巷运至分段平巷溜井连接处，并将其倒入溜井内，经过下盘运输巷，将矿石倒入矿石溜井，统一提升至地表。

2.3.5 充 填

盘区矿房以C料作为胶凝材料，以选矿厂全尾砂为充填骨料，按一定的比例与水混合形成充填料浆充入采场，经过一段时间的脱水、养护后达到一定的强度，从而起到稳定采场的作用。由于C料形成的充填体稳固性较高，允许暴露面积相对较大，因此待充进路长度一般为30 m，根据采场情况，规格也可适当调整，本次盘区采场进路选取25 m。充填时充填管路从上一中段运输平巷经通风充填天井与分层联络道连通，充填管路吊挂于巷道顶板。充填过程中管路吊挂要求与传统矿房基本相同，不同的是，矿房充填管路的数量应根据待充进路的大小而适当调整，以确保充填质量。

2.3.6 人工假底

每一分层在出矿完毕后铺设人工假底，厚1.6 m。人工底板钢筋网的网度为360 mm×360 mm，横向钢筋外端预留250～300 mm钢筋钩，与相邻进路钢筋焊接，紧邻上下盘进路，在岩帮上安装锚杆，与钢筋网焊接，形成完整的人工底板，确保下分层进路回采安全。之后采用C料（灰砂比1∶10）充填料浆进行接顶充填，待充填体养护结束后即可回采相邻进路[13-15]。

2.4 技术经济指标

采矿工业试验以提高嵩县山金极破碎矿体开采生产能力及安全性为目标，选定101612采场进行工业试验。矿体位于100中段16勘探线—12勘探线。现场工业试验取得的主要技术经济指标见表2。

3 结 论

1）针对嵩县山金M1构造蚀变破碎带内矿岩稳固性差、矿体与破碎带交错共存及地下水发育等开采难题，开展了下向进路充填采矿法试验研究。

2）将盘区划分为2个采区、4个分段，采用下盘脉外盘区斜坡道-分段运输平巷采准方式，在分段内自上而下沿走向进路逐层回采。每一分层回采均在人工假顶下作业，提高了生产的安全性;采用铲运机出矿，大大减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率;每一分段3条分层联络道交错布置，提高了出矿作业安全性。

3）下向进路充填采矿法取得了良好的应用效果，改善并保证了构造蚀变破碎带内矿体安全回采环境。

[参 考 文 献]

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Abstract：The ore rocks in the M1 structural alteration fracture zone of Songxian Shanjin Mining Co.，Ltd.are rela-tively fragmented and poorly stable，and the spatial position between the ore body and the fracture zone is  interlaced，constituting the technical challenges of mining.In light of that，experimental research on a downward approach filling and mining method is carried out.The safety in the process of ore body extraction from tectonic alteration fragmentation zone is guaranteed by downward slicing approach stoping and roof-connecting filling under the artificial false roof.The panel is divided into 2 mining zones and 4 sections，the footwall outside-vein panel ramp-sectioned transport lane mining preparation are adopted，and the three hierarchical contact lanes are in staggered arrangement for each section;in the section，the stoping is carried out from top to bottom along the strike approach layer to layer.Stoping in each layer is operated under C tailings artificial false roof and the ore is drawn with scooptrams.The field application proves that the downward approach filling mining method ensures safety of ore body extraction，reduces labor intensity，improves working efficiency，obtains good technical and economic index：panel production capacity 180 t/d，mining loss rate 4.9 % and ore dilution rate 4.6 %.

Keywords：mining method;filling mining;downward approach;tectonic altered fragmented zone;artificial false roof