下向分層膠結(jié)充填采礦法在我國巖金地下礦山的應(yīng)用

侯志明　王新喬　侯志超

摘 要：下向分層膠結(jié)充填采礦法自20世紀(jì)中期被應(yīng)用于我國金屬礦山采礦中，如今早已成為有效應(yīng)用于礦巖破碎與開采的關(guān)鍵性采礦技術(shù)之一。在實際過程中，巖金地下礦山開采受地形所累，尤其是當(dāng)面對形態(tài)復(fù)雜、破碎難度大的礦石時，所依據(jù)的采礦原則與干擾性因素迥然不同。在本文中，筆者首先對于下向分層膠結(jié)充填采礦法在我國的技術(shù)應(yīng)用概況進(jìn)行闡述，然后選取代表性的應(yīng)用實例（浙江省諸暨黃山金礦）做說明。

關(guān)鍵詞：下向分層膠結(jié)充填采礦法；黃金礦山；巖金地下礦山

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.076

0 引言

下向分層膠結(jié)充填采礦法是自上而下進(jìn)行的回采，屬于憑借人工混凝土保護(hù)所開展的分層回采。在最近幾年，我國采用下向分層膠結(jié)填充采礦法的例子有很多，如山東界河金礦、河南前河金礦及山東招遠(yuǎn)靈山金礦等?？梢哉f，以科技工作者多年探索與研究為基礎(chǔ)，該項技術(shù)取得了顯著突破與發(fā)展。

1 下向分層膠結(jié)充填采礦法的技術(shù)應(yīng)用概況

在實踐開展的實地應(yīng)用過程中，基于各地金礦開采不同的現(xiàn)實問題，研究工作者在工藝技術(shù)方面獲得了一定成績。

第一，充填作用機(jī)理應(yīng)用研究。以招遠(yuǎn)靈山金礦實地開采過程中充填技術(shù)在回采中的應(yīng)用為啟示，總結(jié)出了極具價值的技術(shù)重點：其一，頂板拉應(yīng)力會在首次進(jìn)路未填充及填充但尚未接頂時產(chǎn)生；其二，當(dāng)分層數(shù)目為3-4時，力的作用會在充填體間發(fā)生傳遞，而當(dāng)分層多于4時，力的傳遞影響便可忽略[1]。從這兩點可總結(jié)出，第一分層的填充質(zhì)量把關(guān)尤其重要，關(guān)系到其他分層受力情況。另外，在對第一分層進(jìn)行回采時，要選擇楔管式錨桿護(hù)頂，間距、排距保持約1m。在確保充填接頂效果較為理想的情況下，可以通過對混凝土頂板受力進(jìn)行改善操作而提高下一進(jìn)路的回采安全度。

第二，預(yù)留碎礦石墊層薄膜加蓋的應(yīng)用。在結(jié)束每層回采后，為了有效降低高品位粉礦損失，減少爆破震動所引發(fā)的對于充填頂層的沖擊影響，提高回采完成后混凝土假頂光滑、平整度及穩(wěn)定性，需要將0.2-0.3m的碎礦石墊層鋪于進(jìn)路底板上，隨之加蓋塑料薄膜，并在距其10-15cm處加蓋鋼筋網(wǎng)[2]。

第三，取消吊掛豎筋。在開展河南前河金礦下向分層膠結(jié)充填采礦法試驗的基礎(chǔ)上總結(jié)出，將之前的在下向分層膠結(jié)充填采礦過程中設(shè)立吊掛豎筋的方法與未設(shè)立吊掛豎筋的施工效果展開對比，發(fā)現(xiàn)未設(shè)立時更有利于充填工藝的簡化及鋼筋用量的降低，從而使得充填成本大幅度減少。

第四，以黃泥代替水泥鋪蓋于進(jìn)路充填分層結(jié)構(gòu)中。根據(jù)河南前河金礦下向分層膠結(jié)充填采礦過程經(jīng)驗可知，將適量的黃泥加入最上層，降低水泥含量（～63kg/m3、通常所用的砂漿水泥含量>150kg/m3），能夠有效提升料漿流動性，保證充填接頂率，從而實現(xiàn)水泥用量乃至成本的減少[3]。

第五，爆破技術(shù)（炮孔布置技術(shù)）的更新。同樣根據(jù)河南前河金礦下向分層膠結(jié)充填采礦過程經(jīng)驗得出，頂板由綠泥巖、糜棱巖構(gòu)成，厚度為30-40cm。在對于生產(chǎn)工藝開展研究時，以偏下盤布眼無掏槽非電導(dǎo)爆破管裝置實現(xiàn)爆破，這種設(shè)計能夠有效降低爆破震動所引發(fā)的對于上盤巖的沖擊，降低了破壞作用，防止了上盤圍巖在震動過程中產(chǎn)生的冒落，從而提升整體安全系數(shù)。值得注意的是，要預(yù)留臨時護(hù)頂?shù)V壁于上盤圍巖中上部，并在結(jié)束回采后通過后退刷幫進(jìn)行回收。

2 下向分層膠結(jié)充填采礦法在我國的應(yīng)用實例（以浙江省諸暨黃山金礦為例）

浙江省諸暨黃山金礦對于不穩(wěn)固的脈金礦床回采所采用的是下向分層V型膠結(jié)充填采礦法，此地脈金礦床受北東東向韌性斷裂所控，富含金、銀、硫、銅等豐富成分，含金量品味約8.8g/t。早在1985年試生產(chǎn)期間，曾以小中段空場法、留礦法進(jìn)行回采，伴隨著嚴(yán)重的回采安全隱患，并使礦石貧化率和損失率分別高達(dá)35.6%、30.0%。為了有效提升安全系數(shù)，增加經(jīng)濟(jì)收益，自1986年起，便利用下向分層V型工作面膠結(jié)充填采礦法開展回采，最終發(fā)現(xiàn)通過調(diào)整回采方法，整體礦石貧化率和損失率明顯降低，分別為4.34%、6.6%[4]。

該采場長度與中段垂高分別為53.5m、34m，以礦體厚度為整體寬度。進(jìn)路走向按礦體走向，自上而下，脈內(nèi)雙格天井為中心，V型工作面采場傾斜度為8-10°?；夭晒に囘^程與第一部分提到的基本類似，唯有根據(jù)該礦特殊性選用不同的支護(hù)方法、鑿巖、分層回采高度、充填料配比及爆破方法等。另外，該礦每層回采高度分別為2m及2.5-3.0m，靠上、下盤的回采進(jìn)路寬度范圍為2.5-3.0m，根據(jù)礦體厚度決定中間進(jìn)路寬度（但通?！?m）。特別值得注意的是，第一分層的進(jìn)路回采支護(hù)非常關(guān)鍵，所采用的是變徑楔形管式錨桿，針對個別區(qū)域另加配鋼筋網(wǎng)支護(hù)（0.2m×0.2m）。保障第一分層的充分界定，在回采后，以楔管式對于上、下圍巖展開支護(hù)，若存在個別地段空頂距過大，則以報警木立柱輔以支護(hù)。最后，采用簡易系統(tǒng)開展膠結(jié)充填，主要由混凝土制備站、廢石破碎站、井下運料礦車及下料天井組成。以325°普通硅酸鹽水泥作為充填膠凝材料，骨料以破碎廢石充當(dāng)，以脫泥尾砂或河砂作為細(xì)骨料，所有材料的選擇均符合充填體強(qiáng)度需求。實際充填過程涉及平場、鋪薄膜、鋼筋鋪設(shè)及碎石膠結(jié)混凝土充填各個環(huán)節(jié)。

3 總結(jié)

下向分層膠結(jié)充填采礦法在我國采礦業(yè)的引入時間不長，但已經(jīng)在實踐中展示出了獨有的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于開采工藝復(fù)雜、破碎難度大、礦石品位高等的黃金礦體開采中。在本文中，筆者首先針對這一技術(shù)的應(yīng)用概況進(jìn)行闡述，其次以浙江省諸暨黃山金礦成功應(yīng)用為案例進(jìn)行了介紹，以期為行業(yè)提供一定借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐飛，何治良，褚洪濤，劉曉亮.上向進(jìn)路充填法在“三下”礦體開采中的應(yīng)用[J].有色金屬（礦山部分），2013（05）.

[2]張東煒，熊雪強(qiáng)，趙奎，鐘林傳.復(fù)雜采空區(qū)處理方案的模糊推理系統(tǒng)[J].有色金屬科學(xué)與工程，2012（01）.

[3]趙奎，何文，熊良宵，楊欣，王曉軍.尾砂膠結(jié)充填體蠕變模型及在FLAC3D二次開發(fā)中的實驗研究[J].巖土力學(xué)，2012（S1）.

[4]王曉青.蝕變巖型金礦床采礦方法的比較與研究[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2002（04）.

作者簡介：侯志明（1986-），工程師，研究方向：采礦。