浅孔留矿采场嗣后充填在正北沟矿的应用

李波然

（辽宁二道沟黄金矿业有限责任公司，辽宁 朝阳 122126）

正北沟矿原系民采矿山，经过资源整合，正北沟矿区成为该公司的一个生产分矿。通过近两年的整改和改扩建工程，正北沟矿区已初具规模，特别是在井下安全生产和地表绿色矿山建设上有了较大变化。正北沟矿区现有一条竖井和一条斜井，竖井深320m，提升方式为双层单罐笼平衡锤式提升，共五个中段（五中段以上竖井形成时未进行开拓）其中六、八、九中段均与辽宁二道沟公司的红旗矿贯通。斜井长436m，采用两个0.7m³侧卸式串车提升。现主要作业中段为四、五、六中段，六中段与竖井相通。正北沟矿区现有两个生产工段，矿脉以II#脉群为主，采矿方法以浅孔留矿法为主，生产能力400t/d、年产金430kg。由于采用浅孔留矿法开采，大量放矿后空区不进行回填，目前已经形成约4.3万m³的空区，且上部部分中段还未开采，深部中段已形成空区。随着采矿生产作业继续，如若空区不进行处理，势必会影响后续采矿作业的正常进行。

1 采矿方法简介

目前正北沟矿区采矿方法为浅孔留矿法。浅孔留矿法属于空场法，适用于急倾斜薄矿体开采。该方法最大的特点是将采下的大部分矿石暂留矿房内，工人可以站在矿石堆上继续进行上分层的凿岩工作。矿房自下而上采用浅眼分层落矿。每次落矿后通过底部放矿漏斗口放出一部分崩落矿石。一方面为下次爆破提供补偿空间；另一方面是为了给后续凿岩等工序提供工作平台。此外，下部留矿也有利于支护采空区的两帮，但回采过程中暂留的矿石经常移动，所以对围岩只起部分支撑作用。部分放矿后，平整矿石堆表面，继续落矿，直至矿房回采完毕，然后将暂留矿石全部放出。

2 采空区治理

2.1 采空区存在的影响

正北沟矿区目前主采矿体为II#脉和II-2#脉，矿脉平均厚度0.5m，倾角80°，上下盘较稳固，矿体的赋存条件适合于浅孔留矿法的技术要求。由于民采历史和后期勘探获储等原因，造成了回采顺序的颠倒，尤其在七、八、九中段的II#脉表现的最为突出。部分地点上部中段还未开采时，与之相对额应下部中段采场的存窿矿石都已出空。II#脉和II-2#脉的矿脉相对较宽，且下盘悬空后易脱落，采场内形成了很大的空区。随着生产的继续，大量的采空区给安全生产工作带来了以下几个方面的影响：

（1）下部中段的采空区造成了上部中段的矿块无法回采，埋下了严重的安全隐患。

（2）大面积的空区致使地压管理难度增大，如不及时的治理很容易发生大面积地压活动。

（3）严重的影响了上部脉外巷道的稳定性，带来了很大的安全和生产隐患，极有可能产生较大的地质灾害。通过分析统计数据发现七中段巷道大部分塌落，由于及时的发现并采取有效措施，得以没有造成人员和财产的损失。

目前正北沟矿一方面积极调整回采顺序，另一方面采取了干式充填的方法，将掘进面的毛石充填到空区内。在控制了地压、保证了生产和安全的同时，更取得了很大的经济利益和社会效益，有效控制的地质灾害的发生。

2.2 采空区充填方法及所需费用

根据正北沟矿区开采资料和现场实际调查情况，据统计：到目前为止，井下采空区体积达4.1万m³。如充填率达到90%，可容纳92250t废石。充填的方法主要是在II#脉、II-2#脉采空区的上部脉外巷道向采空区内下掘角度为45°～50°的充填井，充填井下掘完毕后对井口进行安全维护后，然后将掘进面的毛石通过充填井，以重力自溜的形式充填到采空区。充填井规格为1.5m×2.0m，长度在10m左右。

下掘充填井的费用如表1所示。

表1 开掘地井（按平均1m/班计）费用

安全防护措施（包括钢材、板材、铁轨、人工等）按地井数量计算，约2300元/个。

通过掘进面毛石的就近回填，节省的毛石的提升费用、坑内外运输和转运废石到排毛场汽车运输的费用如表2所示。

表2 2020年正北沟矿区节省的运输费用统计表

节省的费用（每个原班100t毛石计）。

人工成本：每个原班围绕提升系统涉及的人员和成本如表3所示。

表3 人工成本统计表

平均每个原班总提升量330t，每月提升总量为9900t；每吨矿石或毛石的提升人工成本为4.09元；

每个原班节约人工成本为409元；

合计每个原班节省的总费用909元；

每年按320个生产作业天数计算共节省的费用为290880元。

3 采空区充填产生的效益

通过采空区充填实践，正北沟矿获得了巨大的收益。主要表现在：

（1）原有4.1万m³空区全部充填，后续空区数量也不再增加，防止了大面积地压活动的产生。保证了采空区上部脉外巷道的稳定性，避免了运输巷道及设备的损失。排除了巨大的安全隐患，作业人员的人身安全得到了保证。

（2）形成了良性生产循环，作业面的毛石不再提到地表，直接充填到采空区。减轻了工人的劳动强度，提高了劳动效率。现已完成了空区充填准备工作，待采场存窿矿石出净后，就可以对空区进行充填。有效的缓解了提升的压力，增加原矿提矿的车数，提高了选厂供矿能力，节约了大量成本，减少了卷扬机的运转时间，延长了卷扬机的使用年限，充分的体现了降本增效。

（3）实现了采空区上部矿块的正常回采，如：5111的采场通过对下部采空区的充填现已能够正常回采，采出金属量50kg。后续其他采场的正常回采，潜在经济效益巨大。采空区的回填延长了矿山的服务年限。

（4）减少了排毛场的占地面积，保护了生态环境。在根源上防止了排毛场的次生危害和土地复垦的投入。

4 结语

干式充填法相对于其他的充填法，具有施工量小、灵活机动、充填料低廉等优点，在中小型黄金矿山深受青睐。充填率可以达到90%，尽管在充填的密实度上不如其他充填法，但完全能够满足目前正北沟矿区的安全和生产要求。此方法投入小、收益大，为中小型矿山的空区治理提供了依据。对于浅孔留矿采场干式充填的倒序采矿法，需根据上下盘岩石的稳定性来确定。如上下盘不稳定的采场，为保证上部中段的安全回采，必然预留较高的顶柱，从而造成永久损失，同时可能造成存窿供矿还未结束就造成的上部巷道的脱落，如果此时回填毛石，采场内的矿石会造成大量的损失。