缓倾斜中厚矿体连续高效采矿方法研究

林永峰

（中国黄金集团江西金山矿业有限公司，江西 德兴 334213）

中国黄金集团江西金山矿业有限公司，位于江西省德兴市。随着开采深度的不断下降，据地质勘探报告：深部矿体具有倾角较缓、连续性好、厚度增大的特点，该部分矿体所占比例约为湾家坞矿区的60%以上。

矿山此前开采主要以浅孔房柱法和全面法为主，对于厚度在6m以下的矿体取得了良好的经济技术指标。但上述两种方法应用在厚度10m以上的中厚矿体时，通常矿石损失率较高，采场生产能力偏小，作业安全性较差。究其原因，主要有以下几点：出矿困难，矿体倾角较缓，无法借助自重溜矿，矿体倾角通常无法满足无轨设备自行时的坡度要求[1-3]；当采用空场法开采时，损失贫化较高[4，5]，顶板管理困难[6]；当采用常规充填法开采时，采切工程量与采矿成本高，生产能力低[7]。

国外对于缓倾斜中厚矿体的开采，多以房柱法为主，通过高度机械化来增加生产安全性、提高效率和降低成本；并采用高浓度胶结充填技术，来提高矿石的回收率和回采作业的安全。我国对于此类矿体多以中深孔落矿的房柱法或空场法为主，例如江西修水香炉山钨矿采用预切护顶下向深孔落矿采矿法取得了良好的经济效益指标[8]；河北大白阳金矿采用沿倾斜预控顶下向平行中深孔卸压回采采矿法，采场综合生产能力可达150t/d，采矿损失率17.50%，矿石贫化率13.51%[9]。国内外在开采此类矿体的发展趋势主要是：发展组合式采矿方案，实现优势方案互补；推动无轨设备的普及；大盘区无间柱连续强化开采技术等[10，11]。

综上，对于该类缓倾斜中厚难采矿体的大规模连续开采，选取一种合理、安全、高效、低贫损的采矿方法，是江西金山金矿亟需解决的采矿技术难题。

1 地质工程概况

V1矿体是目前开采的矿床主矿体，矿石类型主要为星散侵染状蚀变岩型、局部为含金石英脉型，上盘围岩主要为糜棱岩化砂质千枚岩、千糜岩。下盘主要为以千糜岩、玄武岩为主，矿体主要为千糜岩局部夹硅质条带。矿体平均厚度24m，最厚厚度39m，最薄厚度7m，倾向北东，倾角20°～37°，水文地质简单。矿岩平均密度2.71t/m3，松散系数1.68，自然安息角40°。

2 分段空场分区下盘抛掷充填采矿法

在采矿方法选择上，主要本着安全和高效的原则。一是采准、回采、出矿等作业时，人员尽量不暴露在采场顶板下，空区使用尾砂回填，防止地表环境破坏。二是劳动生产率高，能够达到大规模连续开采的要求，提高矿山的经济效益。因此，在考虑了分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法、机械化盘区上向水平分层充填采矿法等方案后，综合经济技术指标、操作难易程度、安全、适用性等指标，最终选用分段空场分区下盘抛掷爆破充填采矿法。

图1 分段空场分区下盘抛掷充填采矿法示意图

该方案的实质是利用改变缓倾斜厚矿体下盘扇形中深孔边孔的最小抵抗线方向，通过爆力运搬的方式抛掷到出矿堑沟巷道中，减少下盘囤留矿石。最后通过胶结与尾砂间隔充填的方式，实现连续、高效回采。该方案标准示意图如图1所示。

2.1 结构参数

采场沿走向布置，采场长度为50m，采场高度为矿体的垂直厚度，一般为17m～20m不等，采场按照回采先后顺序划分为：一步胶结充填采场和二步水砂充填采场，一步采场的宽度为：6m～8m，二步采场的宽度为8m～12m（采场的宽度与矿体的倾角有关，倾角越缓，宽度越大）；采场沿垂直高度上划分分段，分段高度为8m左右。

2.2 采准切割工程

首先在矿体下盘岩石内沿矿体倾向布置一条斜坡道（角度不超过12°），作为人员、设备、材料、新鲜风流进入采场的主要通道。其次到达分段高度时，垂直于矿体走向掘进一条的穿脉巷道。穿脉巷道穿过矿体，作为地质探矿、出矿和充填通道；再次在穿脉巷道内，沿矿体走向布置脉外运输巷和回采凿岩巷，凿岩巷按照采场的宽度间隔布置于矿体内部，运输巷布置于距矿体下盘边界15m处。所有采准工程巷道的规格均为2.6m×2.6m；溜矿井按照60°倾角，φ2.5m规格由下中段贯通至上中段，并与每个分段贯通。

采场采用切割平巷+切割天井中深孔拉槽方式，切割平巷布置于采场的一端并垂直于矿体的凿岩巷，规格为2.6m×2.6m；切割天井布置于切割平巷的一端，并与上分段贯通，切割天井一般为2m×3m矩形断面，垂直于切割平巷方向上的宽度为3m。

2.3 回采顺序

回采顺序整体上先采上中段后采下中段；中段内各采场为先采两端，后采中间，先采一步胶结充填采场，后采二步水砂充填采场；采场内自上而下回采。

2.4 凿岩爆破

采用YGZ-90中深孔凿岩机或凿岩台车进行凿岩，在垂直于凿岩巷的排面内布置上向扇形中深孔，炮孔的直径60m～65mm，炮孔深度8m～12m，排距1.4m，孔底距1.8m～2.2m。采用散装膨化硝铵炸药，BQF-100型风动装药器装药。连续耦合装药方式，线密度0.7～0.8。采用多排同爆分区下盘抛掷爆破方式，将不再受矿范围内的下盘矿石抛掷到受矿巷中，借此达到降低损失的目的。

2.5 通风

采场内新鲜风流由下部中段自斜坡道进入分段巷并进入采场，污风经采场空区进入上部中段回风巷，必要时可采用机械通风。

2.6 出矿

采场上部分段采用0.75m³铲运机在凿岩巷道内出矿，采场底部则在出矿横穿内进行出矿。铲运机不进入空区，确保人员设备的安全。

2.7 充填

采用最上分段的穿脉作为充填通道，单个采场（3分段）回采完毕后作为一个单独的充填单元。采用尾砂或胶结充填方式。水砂充填浓度68%～72%；胶结充填时配比1:6～1:10，浓度68%～72%。

2.8 经济技术指标

分段空场分区下盘抛掷充填采矿法与原采矿方法的经济技术指标如表1所示。

表1 经济技术指标表

3 结语

分段空场分区下盘抛掷充填采矿法取得了良好的技术经济指标和经济效益，解决了缓倾斜中厚矿体开采时下盘“囤矿”而造成的损失率高的问题，并具有以下特点：

（1）采用分段凿岩、阶段集中出矿，多中段同时作业的方式，大大提高了采场综合生产能力，综合生产能力可达312t/d。

（2）采用上向扇形中深孔分区微差、改变下盘炮孔的最小抵抗线方向实现降低损失的目的，损失率和贫化率分别为9.24%和6.57%。

（3）通过尾砂+胶结间隔充填的方式，实现了连续开采。

该采矿工艺具有生产能力大，贫化损失小、机械化程度高，人员设备不进入空区，保障了设备及人员安全等优点。