脉内无固废精准开采采矿方法在嵩县山金的应用

王元民 由松江 刘吉兴 马章印 齐兆军 彭康 于曙华

摘要：嵩县山金北翼矿体走向长度短、平均厚度薄、矿体倾角小、地质品位低、岩石稳固性较差，采用盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法开采，采切工程投入大，成本费用高，安全投入及风险更大。针对该类矿体，提出了一种脉内无固废精准开采采矿方法，通过构筑人工假巷形成运输条件，人工架设钢溜井形成行人、放矿、通风、泄水条件，采矿工作完成后通过脉内悬吊1 m3铲运机完成机械化出矿及设备换层工作，采用分层充填采矿法充填采空区，提高回采效率。与原采矿方法进行技术经济对比，采用脉内无固废精准开采采矿方法经济效益更好，不需要布置分段巷、采场联巷等掘进工程，在工程投入方面可节约23.2万元，不产生掘进废石，实现了脉内无固废开采的目的。现场试验结果表明：该开采方法具有开采精度高、采（出）矿效率高、采矿损失贫化低、安全投入小、经济效益高等优点，推广前景较大。

关键词：脉内无固废精准开采;分层充填;人工假巷;经济效益;机械化

引 言

嵩县山金矿业有限公司（下称“嵩县山金”）位于河南省洛阳市嵩县大章镇九仗沟，是山东黄金集团有限公司的重点骨干企业。

嵩县山金九中段北翼10勘探线—14勘探线矿体属倾斜薄矿体，走向长度短、厚度薄，目前可用来高效开采这种矿体的方法并不多，国外类似采矿方法也较少[1]。因此，针对此类矿体的开采方法需进一步探讨研究，进而降低成本费用，创造更好的经济效益，最终实现该类矿体的安全高效经济回采。

结合嵩县山金九中段北翼矿体的回采现状和地质条件，本文提出了脉内无固废精准开采采矿方法[2-7]，具体步骤包括：底部结构施工、铲运机吊挂、充填管路架设、采（出）矿、通风、运输、排水、充填等。现场应用效果较好，实现了安全高效回采九中段北翼矿体的目的。

1 地质概况

嵩县山金九中段北翼矿体赋存于M1构造蚀变带内，矿体岩性为构造角砾岩，角砾状结构，块状构造;矿化以硅化、黄铁矿化为主，黄铁矿化呈浸染状分布于岩石裂隙。矿体沿走向长67.4 m，平均厚4.16 m。

该地段控矿主构造的下盘构造作用强烈，局部发育有断层泥，构造产状为290°∠56°，12-3勘探线以南构造板上发育夹石，厚度逐渐增大，回采中注意结合取样剔除。上盘构造不明显，与上盘石英斑岩呈渐变接触。

矿体上盘围岩为石英斑岩，与矿体之间界线不明显，呈渐变接触;矿体下盘为蚀变英安岩，与矿体界线明显。

矿体内因构造发育，岩石稳固性较差;上、下盘围岩稳固性较好。

根据探矿天井揭露地质情况，在采场底板上部约20 m位置见4处涌水点，涌水量约7 m3/h，在回采作业时应采取相应的排水措施。

2 脉内无固废精准开采采矿方法

2.1 采矿方法主要特征

针对九中段北翼矿体走向长度短、平均厚度薄、矿体倾角小、地质品位低、岩石稳固性较差等特点，将10勘探线—14勘探线矿体划分为一个采场，以采场中间充填回风井为界，划分南、北2个矿房进行回采作业，采场设计采高为4.5 m，采用分层充填法进行采场充填（充填空顶高度为1 m，局部区域大于1 m）。

首先通过构筑人工假巷形成运输条件，人工架设钢溜井形成行人、放矿、通风、泄水条件，采矿工作完成后通过脉内悬吊1 m3铲运机完成机械化出矿及设备换层工作，通过脉内充填回风井架设充填管路完成充填工作，通过以上步骤使北翼薄短矿体形成了单独的回采系统，不受同中段盘区式采场采准工程的影响，极大地提高了采场回采效率。而且在回采过程中不需要布置分段巷、采场联巷等掘进工程，不产生掘进废石，实现了脉内无固废开采的目的。

一分层回采准备及二、三分层正常回采工作施工顺序为：

一分层正常采矿及铲车吊挂区域压顶→采场假底施工→底部结构施工（人工假巷施工、南北两侧钢溜井架设、泄水笼架设、振动放矿机安装等）→铲车吊挂→一分层充填→二分层南部采场一次压顶→二分层南部采场二次压顶→二分层北部采场一次压顶→二分层北部采场二次压顶→铲车吊挂区域压顶→南北两侧钢溜井之间区域压顶→二分层充填前准备（采场验收、充填管路架设、铲车吊挂）→二分层充填→三分层回采（同二分层）。采场二分层及三分层回采方案分别见图1、图2。

2.2 底部结构施工

为形成后期运输条件，在垂直于矿体走向方向通过红砖砌碹的形式布置了人工假巷，避免了预留底柱，即时效益大且安全程度高。

施工人工假巷的同时，在南北两侧分别布置了2条钢溜井，北侧钢溜井（直径1.0 m）用于充当放矿溜井，南侧钢溜井（直径0.8 m）用于行人、通风、泄水;同时在北侧钢溜井下口安装了振动放矿机，采场内产生的矿石可经振动放矿机转移至2 m3矿车，最终经主提升机提升至地表。人工假巷设计见图3，人工假巷施工现场见图4、图5。

2.3 脉内铲运机吊挂及充填工作

底部结构施工完成后，立即进行脉内1 m3铲运机吊挂、充填管路架设工作。鏟运机吊挂主要是在吊挂区域顶板施工3根斜交圆钢，然后将圆钢进行焊接，最后通过固定的2个5 t电倒链悬吊1 m3铲运机。吊挂设计见图6，吊挂现场见图7。上述环节确定无误后，进行全尾砂普通充填及胶结面胶结充填作业。充填结束，养护36 h后，进行后续采（出）矿循环工作。

2.4 采场通风

新鲜风流经主竖井→石门巷→北翼运输巷→南侧钢溜井→局部通风机压入采场。生产作业后，污风经充填回风天井→上部中段→运输巷→盲竖井石门巷→二级盲竖井→一级盲竖井排出地表。

2.5 采场供风、供水、照明

采场内供风管、供水管均自上部中段（八中段）由采场内充填回风天井引至采场内部，风压、水压均满足生产使用。采场内照明线路同样自上部中段（八中段）由采场内探矿天井引至采场内部，采场内增加行灯变压器，改善照明条件。07803710-7422-4210-B226-3B3F549DC61A

2.6 采场排水

一方面钢溜井架设前，整体进行了割槽处理，然后通过双层土工布进行包裹;另一方面，采场南北两侧均架设了泄水笼，采场内淋水、充填水、生产排水均自南侧钢溜井井壁及两侧泄水笼渗出，最终涌入水沟。

2.7 物资下放、设备维修

生产作业所需的凿岩机、管路、钻杆、排险杆、爆破器材及设备维修器材、供风管、供水管均自上部中段（八中段）由充填回风天井运输至采场，供生产所用。

2.8 采（出）矿

采矿作业配备主钻手、副钻手各1名，凿岩工具为YT-28型手持钻机，单班落矿量90 t左右。出矿作业时，采场内配备1名铲车司机，采场外配备放矿工、电机车司机各1名，由铲运机将矿石倒运至北侧放矿钢溜井内，经放矿漏斗转运至矿车内，最后提升至地表。

2.9 工程应用及效果

嵩县山金九中段北翼采场目前已完成五分层矿体回采工作，采场生产技术参数见表1。

针对九中段北翼矿体，若采用盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法，则需投入一系列分段巷、斜坡道、采场联巷等工程。2种回采方法主要掘进工程工程量对比见表2，主要掘进工程费用对比见表3。表2 主要掘进工程工程量对比

由表1～3可知：嵩县山金九中段北翼矿体采用脉内无固废精准开采采矿方法不仅分层采（出）矿效率高，各环节衔接得当，而且在工程投入方面较盘区机械化上向水平分层进路充填采矿法开采至少可节约成本23.2万元，同时在回采过程中无掘进废石产生，既响应了安全环保的号召，也为嵩县山金降本增效提供了有力的技术支撑。

将九中段北翼10勘探线—14勘探线矿体划分为一个采场，多个分层，每分层设计2个矿房，自下向上分层采矿。上一分层充填养护结束后，直接利用空顶空间进行压顶作业，既提高了采矿效率，又控制了顶板爆破質量，保证了安全高效回采;每一分层均无掘进工程投入，既降低了工程费用，又避免了废石产生，实现了脉内无固废精准开采;北翼采场单独形成采（出）矿、运输系统，不受同中段其他采场或不同中段生产作业影响，灵活高效;采场采用铲运机出矿，降低了人工强度，提高了作业效率。通过实际应用，九中段北翼10勘探线—14勘探线矿体稳步回采，克服了其他采矿方法存在的弊端，创造了安全的回采环境。

根据九中段北翼10勘探线—14勘探线矿体实际回采情况，脉内无固废精准开采采矿方法主要技术经济指标为生产能力118.1 t/d，采矿损失率3.5 %，矿石贫化率4.7 %，千吨采切比0 m/kt。

3 结 论

1）针对嵩县山金九中段北翼矿体走向长度短、平均厚度薄、矿体倾角小、地质品位低、岩石稳固性较差的特点，为保证安全高效经济回采，提出了脉内无固废精准开采采矿方法。采用该方法实现了急倾斜薄矿体铲运机悬吊采场的脉内采准无固废上向水平分层开采。

2）嵩县山金八中段北翼与九中段北翼矿体类似，可借鉴九中段回采经验完成八中段北翼矿体回采工作。在八中段北翼矿体回采时重点针对设计分层高度、钢溜井布置、人员组织等方面进行进一步优化，最终实现生产能力大幅提高，更加安全高效经济回采的目的。同时，可将该采矿方法应用于国内外同类型矿山生产中，具有较好的推广前景。

[参 考 文 献]

[1] 王龙浩.金属矿山井下开采方法分析[J].世界有色金属，2020（23）：25-26.

[2] 郭子源.薄矿体脉内斜坡道上向分层充填采矿法研究[J].矿业工程，2020，18（3）：10-12.

[3] 杨宁，尹贤刚，林卫星，等.脉内上向水平分层充填采矿法[J].矿业研究与开发，2020，40（5）：11-14.

[4] 周述峰，公培森，宋恩祥，等.下向进路充填采矿法在嵩县山金的应用[J].黄金，2020，41（5）：36-39.

[5] 周述峰，马章印，公培森，等.凿岩台车在嵩县山金矿业有限公司的应用[J].采矿技术，2020，20（3）：107-109.

[6] 江书旺.脉内采准上向机械化进路采矿法在武平紫金的应用[J].现代矿业，2019，35（1）：83-86.

[7] 赵井清.用脉内脉外联合采准嗣后充填法开采某磷矿中厚急倾斜矿体[J].现代矿业，2017，33（5）：109-111.

Application of in-vein solid waste free targeted mining method in Songxian Shanjin

Wang Yuanmin1，You Songjiang1，Liu Jixing1，Ma Zhangyin1，Qi Zhaojun2，3，Peng Kang4，Yu Shuhua1

（1.Songxian Shanjin Mining Co.，Ltd.; 2.Shandong Gold Mining Technology Co.，Ltd.;

3.Shandong Gold Mining Co.，Ltd.; 4.School of Resources and Safety Engineering，Central South University）

Abstract：Since the north wing ore bodies in Songxian Shanjin strikes short，has narrow average thickness，small ore body dip angle，low geologic grade and poor rock stablity，besides higher safety investment and risks，it costs much and requires huge investment for mining and cutting engineering to use panel upward horizontal slicing and filling mining method.For this kind of ore bodies，the paper put forward an in-vein solid waste free targeted mining method，which builds artificial roadways to facilitate transportation，manually sets up steel pass to facilitate traffic，ore drawing，ventilation and drainage.When mining is finished，mechanized ore drawing and equipment shifting are conducted through in-vein suspending of 1 m3 scooptram.Layered filling mining method is used for filling to improve mining efficiency.Technical and economic comparison are carried out against the precious mining method.The result turns out that in-vein solid waste free targeted mining method is better in economic benefits，saves the construction of excavation projects such as section roadways and stope connection roadways as well as the engineering cost by 232 thousand yuan，generates no waste rocks from excavation and meets the goal of in-vein solid waste free mining.The field test results show that the mining method is precise in mining，high in mining efficiency，low in mining dilution and loss，small in safety investment，and profitable in economy，promising in promotion.

Keywords：in-vein solid waste free targeted mining;layered filling;artificial roadway;economic profits;mechanization07803710-7422-4210-B226-3B3F549DC61A