竖分条上向水平分层充填法在金牛公司的应用

常明卫，陈龙龙，张为星，刘东锐

(1.嵩县金牛有限责任公司，河南 洛阳市 471435；2.长沙矿山研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012)

0 引言

嵩县金牛有限责任公司是中国黄金集团控股的国有金属矿山，东湾矿为其所辖矿区之一，选厂生产能力为1000 t/d，小南沟采区是其所辖的生产能力和地质资源最大的采区。小南沟矿段位于F39控矿断裂蚀变带中段，走向近南北，倾向307°，倾角平均27°，矿体厚度为0.9～20 m不等[1]。缓倾斜矿体由于其自身特殊的矿体赋存状态，造成采切工程量大、回采难度大、围岩塌落、残矿回采复杂等一系列难题。目前对于缓倾斜矿体，国内外常见的开采方法包括房柱采矿法、电耙留矿法、有底柱分段崩落法、上（下）向水平充填采矿法等[2]。如何提高采矿效率和降低损失贫化是开采缓倾斜矿体必须解决的问题，是保证选厂供矿能力的关键所在。因此，改进采矿工艺对实现高效回采、降低损失贫化十分必要。

1 地质概况

该试验矿块位于361～401中段18～22勘探线之间，矿体走向近南北，倾向307°，倾角平均27°，矿块平均真厚度8.49 m，金（Au）平均品位2.74 g/t。18勘探线附近的闪长岩发育在上盘，对该矿块影响较小，20～22勘探线的闪长岩为破矿构造充填型，闪长岩截断矿体，且闪长岩呈不规则脉状分布，因此对矿块的准确性、可靠性影响较大。矿化蚀变主要为黄铁矿化，少有硅化、萤石矿化，呈交代残余结构和等粒结构，控矿构造底板上泥砾型矿石较为发育，结构较为破碎。工业矿石类型主要为蚀变碎裂岩型，自然类型为原生矿。

2 竖分条上向水平分层充填采矿法

竖分条上向水平分层充填采矿法是指沿垂直矿体走向布置矿房、矿柱，第一步骤回采矿房，第二步骤回采矿柱。回采矿房、矿柱时，自下而上水平逐层回采。随工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。通过充填体维护两帮的围岩，并作为上采的工作平台。崩落的矿石落在充填体表面上，用铲运机将矿石运至溜井。矿房回采到最上面分层时，进行接顶充填。采完矿房后再进行矿柱回采[3-4]。该方法在金牛公司东湾矿的应用见图1、图2。

图1 竖分条上向水平分层充填法横剖面

图2 竖分条上向水平分层充填法纵剖面

（1）矿块布置。该试验矿块长60 m，真厚度8.49 m，阶段高度38 m，分段高度9 m，分层高度3.5 m，沿矿体走向划分矿房和矿柱布置，矿房、矿柱宽均为10 m，矿块长为矿体厚度，顶柱高3 m，不留底柱。

（2）采准切割[5]。上向水平分层充填法的采准工程主要包括人行通风天井、溜矿井、充填井、设备材料提升井或采准斜坡道、分段联络巷道、分段巷道、分层联络道等。传统的上向水平分层充填法受出矿设备限制，采场长度一般不大于50 m，溜矿井设于采场中央，两端设人行通风天井。

本试验采场在矿体下盘围岩中布置脉外斜坡道，规格为2.2 m×2.3 m，坡度12%，主要用于行人、设备、材料运输等。在+367 m、+376 m、+385 m、+394 m水平沿矿体走向下盘脉外分别布置分段平巷，用于运送矿石至溜井，规格为2.2 m×2.3 m。每个分段设置斜坡道联络道，用于连接斜坡道和各水平分段平巷。溜矿井布置在矿体下盘脉外的中央位置，通过潜送与分段平巷联通，规格为 2.0 m×2.1 m。在最下一分层进行拉底平巷，作为回采时的自由面和爆破空间。利用原有探矿天井或脉外斜坡道将充填管敷设进入采场，规格为1.5 m×1.6 m。

（3）回采工作。将矿块划分为矿房和矿柱，一步骤回采矿房，二步骤回采矿柱。矿房采用胶结充填，达到二步骤回采矿柱的围岩强度，保证安全回采。回采时采用浅孔落矿，凿岩时应用YT 28型钻机，装药采用2#岩石乳化炸药，人工装药，孔底反向起爆。回采分层高度保证3.5 m左右，一次回采一个矿房宽度（10 m），一个分层回采结束后开始充填，充填高度为2 m，剩余1.5 m空顶作为上一分层回采的爆破补偿空间。

（4）采场顶板管理。为充分发挥无轨自行设备的效率，必须使采场构成要素、采准布置和回采参数与之相适应，如加大采场尺寸、提高分层高度等。为确保人员和设备的安全，必须加强顶板管理并进行预防性支护。

采场支护采用锚杆与钢筋网联合支护，锚杆长度2.0 m，直径18 mm，布置网度1.5 m×1.5 m。

（5）通风及出矿。新鲜风流沿脉外斜坡道进入，冲刷工作面后污风经分段平巷和原探矿天井排出至401 m中段回风巷道。如果工作面通风不能满足要求，需要在401 m中段CD18和CD22巷道用局扇加强通风，通风方式为抽出式。

崩落的矿石由铲运机铲装后经分层平巷、溜井潜送倒入溜矿井，矿石经溜井至361 m水平，由电机车运至主溜井。

（6） 空区处理[6]。矿房回采结束并出矿完毕后，对该矿房所有连接分段平巷的联络道进行密实封堵，防止跑浆。充填隔墙主要由横梁、木板、滤布（土工布）3部分组成，应选取在巷道周围岩体稳固且断面较小的位置，以起到更好的稳固支撑效果。在封堵隔墙砌筑之前，需提前将脱水管和充填管铺设到位，脱水管出水位置比隔墙地面略高，并向外做 5%的坡度，矿房长度较长时在靠近上盘和下盘位置铺设2条脱水管。充填管用锚杆悬挂在采场顶板，每5 m设置一个吊环，由上盘向下盘后退式充填，随着充填的推进将充填管不断后移。充填料灰砂比控制在（1:11）～（1:12）之间。

为降低损失率和贫化率，利用铲运机作业在每分层尾砂充填面上铺设厚度 0.4～0.5 m 的胶结垫层，灰砂比一般为1:5。

（7）主要技术经济指标。竖分条上向分层充填采矿法在金牛公司初步试验成功，解决了矿块生产能力不足和贫损率失控问题，试验采场的主要技术经济指标见表1。

表1 试验采场的主要技术经济指标

3 结语

（1）嵩县金牛公司东湾矿在采用普通上向水平分层充填法回采缓倾斜中厚以上矿体时，存在采切工程量大、围岩塌落、贫损率高、残矿回采复杂等一系列难题，提出采用竖分条上向水平分层充填采矿法，并进行了现场工业试验。

（2）竖分条上向水平分层充填采矿法是指沿垂直矿体走向布置矿房、矿柱，两步骤自下而上水平逐层回采，随工作面向上推进，逐层充填采空区，并留出继续上采的工作空间。

（3）通过分层采矿的方式对矿体进行回采，在保证安全的前提下大大提高了矿石回采率，降低了矿石损失。由于有充填料充填采空区，不会对回采工作造成困难，减少了回采工作量，降低了回采成本。