分段空场嗣后充填法与上向水平分层充填法在萨热克铜矿的联合应用

2021-01-25

世界有色金属 2020年20期

（新疆汇祥永金矿业有限公司，新疆乌恰 845450）

萨热克铜矿位于新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县乌鲁恰提乡北东30km处，是一个铜矿床。始建于2010年，于2014年后半年建成投产[1,2]。生产规模为日采选矿石3500吨，采用斜坡道开拓，分别使用分段空场嗣后充填法、上向水平分层充填法、沿走向布置的进路充填法、垂直走向的进路式充填法、机械化盘区点柱式上向分层充填法等采矿，结合矿山现状，对于一个矿块单独的使用其中一种采矿方法，会造成矿体损失过大、生产效率低、采矿成本高等问题，通过采用分段空场嗣后充填法与上向水平分层充填法的联合应用开采，提高了矿块回采率和生产效率，降低了生产成本。

1 地质概况及开采技术条件

萨热克铜矿为分为南北矿带，主要在北矿带进行采矿，北矿带主要有Ⅰ、Ⅱ号两层矿体。Ⅰ矿体长1000m、平均厚度9.63m，铜品位1.01%，产于灰、浅灰绿色砾岩中，产状170°～160°∠65°～30°。Ⅱ矿体长1350m、平均铅垂厚度7.13m，铜品位0.89%。

矿床矿化受层位控制，矿体上、下盘围岩均为砾岩、砂岩、粉砂岩，细粒—中粒致密块状，特别是近矿部位硅化强烈，岩石坚硬，稳固性好，矿体顶底板围岩饱和单轴抗压强度33.4MPa～112MPa、抗拉强度2.75MPa～8.99MPa、抗剪强度0.5MPa～3.0MPa，软化系数0.35～0.79，矿石单轴抗压强度为87.7MPa～169.9MPa，平均124.3MPa，岩层稳定，完整性好，岩石坚硬，岩石f系数8～10、体重2.68t/m3、安息角36.5°、松散系数1.78。

2 采矿方法

根据萨热克铜矿体倾角从缓到陡、矿体厚度从薄到中等、矿岩稳固性好和遇水力学性质大为下降的特点，选用了上向水平分层充填法、进路式充填法、分段空场嗣后充填法和机械化盘区点柱式上向分层充填法[3]。

2.1 上向水平分层充填法

适用于矿体水平厚度＜8m的矿段。矿块沿走向布置，长度90m，每分层回采3m，作业高度4.5m，5个分层为一个分段，分段高15m，中段高60m，每中段分为4个分段。采场之间留5m宽的间柱，间柱可根据具体情况回采或不采，不留顶柱和底柱。

2.2 沿走向布置的进路充填法

适用于矿体水平厚度8～30m的矿段。矿块进路沿走向布置，长度90m～100m，中段高60m，每中段分为4个分段，每分段高15m，同时一个分段分为4个分层，每分层高3.75m。采场之间留宽5m的矿柱。

2.3 垂直走向的进路式充填法

适用于矿体水平厚度＞30m的矿段。矿块进路垂直走向布置，长度90m～100m，中段高60m，每中段分为4个分段，每分段高15m，同时一个分段分为4个分层，每分层高3.75m。采场之间留宽5m的矿柱。

2.4 分段空场嗣后充填法

适用于矿体水平厚度大于8m且倾角大于50°的矿段。当矿体水平厚度小于15m时，采场沿矿体走向布置，根据矿体赋存情况，符合此条件的矿体所占比例较少，此种沿走向布置的分段空场嗣后充填法不作详细论述。

2.5 机械化盘区点柱式上向分层充填法

适用于矿体水平厚度＞8m的贫矿矿段。矿块沿走向布置，长度90m，每分层高度为3m，作业高度4.5m，5个分层为一个分段，分段高15m；中段高60m，每中段分为4个分段。

采场之间留4m间距，间距根据具体情况回采或不回采。采场内留规则点柱，点柱尺寸为4.5m×4.5m，间、排距为15m，并在上盘留1m厚的护顶柱。

3 采矿方法选定

依据萨热克铜矿的地质情况和开采技术条件，结合生产能力和设备，选定采用分段空场嗣后充填法和上向水平分层充填法开采。

4 分段空场嗣后充填法与上向水平分层充填法的联合应用

4.1 上向水平分层充填法

4.1.1 采场布置

适用于矿体水平厚度小于8m的矿段，矿块垂直走向布置，长度50m，每分层回采3m，作业高度4.5m，5个分层为一个分段，分段高15m，留5m宽的间柱，间柱可根据具体情况回采或不采，不留顶柱和底柱。

4.1.2 采准切割

采准切割工程主要有分段巷道、充填通风井、分层联络道、分层巷道等。采用脉外采准方式，在矿体的下盘布置分段巷道。各分段之间通过分段巷道相联通，人员、材料、设备通过分段巷道和分段联络道进入各分段巷道进入采场作业。

4.1.3 回采、出矿

采用YT-28钻凿岩，孔径φ35mm，采用平行炮孔崩矿，排间距0.5m～1.1m。使用3立方柴油铲运机出矿，配合同力卡车将矿石运送到各中段溜井，出矿效率为300t/台班。

4.1.4 矿块通风

新鲜风流由主斜坡道经过分段巷道和分层联络道进入回采作业面，污风经充填通风天井排到上中段，经回风井排出地表。为加快爆破炮烟排出，采场采用局扇加强通风。

4.1.5 采场充填

在充填前需要架设挡墙，封闭采空区，并留出泄水口排出溢流水。掘进的废石（包括分层联络道压顶的废石）作为充填料由铲运机送入采场。

4.1.6 采场支护

一般情况下不需支护，对于不稳固地段可采用锚杆支护。

4.1.7 回采作业循环

回采作业循环主要包括凿岩、装药、爆破、通风、撬毛、出矿、充填和支护等工序。

4.2 分段空场嗣后充填法

4.2.1 采场布置

适用于矿体水平厚度大于8m的矿段，采场垂直走向布置，矿房和矿柱宽都是15m，长度即为矿体的水平厚度，分层高15m，采场底部为平底结构。

4.2.2 采准切割

采准切割工程有分段凿岩巷道、出矿进路、切割天井、切割槽、采场回风充填巷道等。在矿体上盘掘进切割天井，拉开形成切割槽，在相邻凿岩巷道掘进出矿进路。各分段之间通过斜坡道相联通，人员、材料、设备通过斜坡道和分段联络道进入各分段巷道，再通过凿岩巷道进入采场作业。

4.2.3 回采、出矿

回采分为两个步骤，回采顺序是先采矿房，后采矿柱。采用HT-71凿岩台车在分段凿岩巷道内凿上向扇形炮孔，排距为1.4m～1.8m，孔底距为2m，钻孔直径76mm，效率150m/台班。采用BQF-100型装药器装药，炸药为岩石膨化硝铵炸药，非电导爆系统起爆，每次爆2～3排孔。爆下的矿石使用4.5立方柴油铲运机出矿，出矿效率为600t/台班。

4.2.4 回采作业循环

回采作业循环主要包括凿岩、装药、爆破、通风、撬毛、出矿和支护等工序。按分段分次爆破，每次爆2～3排，炮孔扇形布置，孔底间距2.0m，孔深5m～20m。