下向水平进路充填采矿法在新城金矿深部厚大破碎矿体中的应用

刘滨

摘要：随着采深增加，新城金矿V#矿体开采技术条件急剧恶化，上向水平分层充填采矿法因支护消耗量大，作业循环慢等原因难以满足矿山生产需求。下向水平进路充填采矿法在保证回采过程中顶板安全的同时，减轻了支护工作量和成本，加速了回采作業循环，提高了回采效率，详细介绍了下向水平进路充填采矿法的采场结构布置、回采工艺过程等，并进行了现场工业应用。应用结果表明：下向水平进路充填采矿法十分适用于新城金矿深部厚大破碎矿体开采，其采矿损失率降至2 %，矿石贫化率降至4 %。

关键词：深部开采;破碎矿体;厚大矿体;进路;充填采矿法

中图分类号：TD853.34          文章编号：1001-1277（2022）05-0048-03

文献标志码：Adoi：10.11792/hj20220509

引 言

随着社会的快速发展，人类对矿产资源的需求日益增加，致使浅部易采资源消耗巨大，矿山企业开采作业逐步向深部转移[1-3]。由于深部资源开采受“三高一扰动”的影响，故不能完全照搬浅部的采矿技术条件，如何高效且安全地回采深部矿体是目前热点研究之一。

纵观国内外地下矿山关于高价值破碎矿体的采矿方法，由于充填采矿法具有矿石回收率高，特别适合于不稳固矿岩条件下的高价值矿体开采的特点，目前已是高价值破碎复杂矿体的首选采矿方法，并在多个矿山进行了应用，且技术经济指标良好[4-7]。随着科学技术的不断进步和发展，大型无轨设备在矿山的投入使得充填采矿法实现了采场机械化回采和充填，原来的低产、低效、劳动强度大的传统开采方法已逐渐演变成高产、高效和劳动强度低的现代化开采方法[8-9]。山东黄金矿业股份有限公司新城金矿（下称“新城金矿”）早期采用上向水平分层充填采矿法开采，但由于在矿岩不稳固的条件下，所需支护成本高昂且支护工序繁琐。基于此，本文根据新城金矿深部矿体赋存条件，采用下向水平进路充填采矿法开采深部破碎矿体，该采矿方法不但降低了采矿损失率和矿石贫化率，减少了回采过程中的支护成本，还实现了矿山的安全高效生产。

1 工程背景

新城金矿是中国大型黄金矿山之一，主矿体赋存于焦家断裂带中，矿体平均倾角30°，平均水平厚度40 m。深部V#矿体随着采深的增加，在-1 080 m中段断裂构造极其发育，沿断裂面发育有厚10～20 cm的断层泥，冒顶、片帮现象常有发生，属典型的缓倾斜厚大破碎矿体。

新城金矿自建矿以来，主要采用2种采矿方法，分别是上向水平分层充填采矿法和机械化盘区上向水平分层充填采矿法。其中，上向水平分层充填采矿法沿矿体走向划分，一步采场宽6 m，二步采场宽5 m;机械化盘区上向水平分层充填采矿法沿矿体走向划分，一步采场宽8 m，二步采场宽7 m。二者均采用下盘脉外分段平巷和脉外集中出矿溜井、脉内充填通风井的无轨采准方式，中段高50 m，分段高10 m，各分段巷道通过分段联络道与主斜坡道相通，各采场通过分层联络道与分段巷道相通。采用自下而上回采矿房，分层回采高度为3.3～3.5 m，待一步采场采完并充填接顶后，回采矿房两侧矿柱，矿柱采用与矿房同样的回采方法。目前，随着开采深度的逐渐加深，新城金矿在开采深部厚大破碎矿体时存在以下问题：

1）新城金矿V#矿体上盘靠近焦家断裂带，受断裂带影响，顶板稳定性差，支护工作繁重。

2）V#矿体伴随埋深增加，矿体分支复合严重，矿体厚度不稳定，常规开采势必导致采矿损失贫化加剧。

3）一步采场在长锚索的支护下有效地避免了围岩破坏，但二步采场受一步采场充填滤水的影响，围岩稳定性难以得到保障（见图1）。

2 采矿方法研究与应用

下向水平进路充填采矿法是指自上而下分层回采，在回采上一个分层过程中构筑下一个分层的人工假顶，并在人工假顶保护下回采下一分层的充填采矿法，适用于矿岩不稳固、矿石价值较高的矿体。根据新城金矿V#矿体开采技术条件，选择采用下向水平进路充填采矿法（见图2）开采，其进路布置方式可依据矿体的厚度分为2种，即上下层进路垂直交叉布置或上下层进路平行交错布置。

2.1 回采顺序及采场结构参数

为减少工程量及方便凿岩台车等大型有轨设备运转，每60 m划分一个盘区，宽为矿体厚度，并且根据矿体厚度选择进路布置方式。当矿体较厚时，回采进路采用垂直交叉布置的方式;当矿体较薄时，回采进路采用沿矿体走向平行交错布置的方式，回采工作直接从第一分层的底板开始，采用前进式“隔二采一”的方式回采，回采结束后在底板上构筑钢筋混凝土（C30）人工假底，作为下一分层的顶板，以此自上而下进行回采作业。

2.2 采准切割工程

采准切割工程主要包括各分段巷道、采场（盘区）联络巷、措施井、措施井联巷等。当进路垂直于矿体走向布置时，经采场联络巷掘至矿体下盘，沿矿体下盘掘进沿脉巷道;当进路沿矿体走向布置时，同样经采场联络巷掘至矿体下盘，由下盘继续掘进采场通道至矿体上盘。

2.3 凿岩爆破

凿岩采用凿岩台车为主、YT28型气腿式凿岩机为辅的凿岩方式，从矿体下盘向上盘水平推进。爆破采用2#岩石乳化炸药，电起爆器引爆，非电导爆管微差起爆，采场全断面采用控制爆破技术。在含有人工假顶的进路进行爆破作业时，为了减少爆破对人工假顶及充填体的影响，与人工假顶相邻的炮孔距人工假顶距离至少500 mm，与充填体相邻的炮孔距充填体距离至少400 mm，与矿体相邻的炮孔距矿体的距离100 mm，且相邻于人工假顶和充填体的炮孔应平行布置。

2.4 通 风

掘进通风采用对旋式风机在工作面进行强制通风;采场通风是将新鲜风流从斜坡道引入中（分）段大巷，并在采场联络巷外口架设JK58-1NO4（5.5 kW）轴流式风机强制压入式通风，污风强制排出经各盘区风井回至-1 040 m分段大巷，由北风井排出地表。通风条件差的局部采场增加局扇，以改善作业条件。1373F831-A21B-4262-81DE-7CEF6D6C13CD

2.5 出 矿

采用铲运机从采场内直接铲运矿石，在装矿巷装入坑内卡车，运送至-1 035 m分段矿石溜井。

2.6 支 护

采场支护采用管缝式锚杆，锚杆长1.8 m，网度1.5 m×1.5 m，外露0.5 m，呈梅花形布置，并且锚杆须垂直于节理面。破碎区域采场采用管缝锚杆、金属网、喷浆联合支护，锚杆长1.8 m，网度1.0 m×1.0 m。

2.7 充 填

当上、下层进路采用垂直交叉布置时，首采层回采结束后需施工厚度为0.6 m的C30混凝土作为人工假底，人工假底即下一分层回采的顶板。当上、下层进路采用平行交错布置时，首采层回采结束后需施工厚度为0.7 m的C30混凝土作为人工假底。

在充填过程中，为了达到最佳的接顶效果，采用分次充填的方式，先铺设混凝土假底层，再采用低配比尾砂胶结体进行普通充填，最后剩0.5 m左右进行接顶充填。

采场积水和充填泄水采用潜水泵经措施井排至-1 085 m中段水仓，再排至-930 m盲竖井水仓，最后排至地表。

2.8 主要技术经济指标

为了研究下向水平进路充填采矿法的综合生产能力，确定在新城金矿V#矿体-1 085 m中段177勘探线—201勘探线采场进行现场工业试验，取得的主要技术经济指标见表1。

3 结 论

1）为防止爆破冲击对人工假顶及充填体的破坏，炮孔应距人工假顶至少500 mm，距充填体至少400 mm，且相邻于人工假顶和充填体的炮孔应平行布置。

2）进路布置方式可根据矿体水平厚度把控，当矿体水平厚度较厚时，上、下层进路采用垂直交叉布置的形式，人工假底需铺设厚0.6 m的C30混凝土;当矿体水平厚度较薄时，上、下层进路采用平行交错布置的形式，人工假底需铺设厚0.7 m的C30混凝土。

3）下向水平进路充填采矿法在新城金矿深部破碎矿体回采中得到了良好的应用，不仅降低了回采作业中支护费用，简化了支护工序，同时也保证了回采作业面的安全性。

[参 考 文 献]

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Application of downward horizontal approach filling mining method to deep thick and large broken ore body in Xincheng Gold Mine

Liu Bin

（Xincheng Gold Mine of Shandong Gold Mining Co.，Ltd.）

Abstract：With the increase of mining depth，the mining technical conditions of V# orebody in Xincheng Gold Mine are deteriorating dramatically，and the upward horizontal slicing filling mining method is difficult to meet mine production demands because of the high consumption of support and slow operation cycle.Downward horizontal approach filling mining method，while guaranteeing the safety of the roof in the recovery process，alleviates support workload and cost，accelerates the recovery operation cycle and improves the recovery efficiency.The paper details the stope structural layout and stoping process flowsheet of downward horizontal approach filling mining method，and carries out field application.The results show that downward horizontal approach filling mining method is quite suitable for mining deep thick and large broken ore bodies in Xincheng Gold Mine.With it，the mining loss rate is down to 2 % and ore dilution rate to 4 %.

Keywords：deep mining;broken ore body;thick and large ore body

;approach;filling mining method

收稿日期：2021-12-31; 修回日期：2022-02-21

基金項目：国家自然科学基金面上项目（51974043）

作者简介：刘 滨（1979—），男，山东莱州人，高级工程师，从事金属矿山采矿技术研究及管理工作;山东省烟台市莱州市金城镇新城村，山东黄金矿业股份有限公司新城金矿，261400;E-mail：liubin@sd-gold.com1373F831-A21B-4262-81DE-7CEF6D6C13CD