基于并段并采場新工藝的下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法在前河金礦的應(yīng)用

李過生 李春 劉東銳 趙元培

摘要： 針對前河金礦葚溝礦區(qū)下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法采礦過程中出現(xiàn)的生產(chǎn)效率低、采礦周期長等問題，也為降低礦山開采成本，提高出礦效率，在下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法的基礎(chǔ)上，通過采用小型遙控裝巖機(jī)出礦結(jié)合并段并采場新工藝布置采場，進(jìn)而優(yōu)化下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法的回采工藝參數(shù)?，F(xiàn)場生產(chǎn)實踐結(jié)果表明：在下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦過程中采用小型遙控裝巖機(jī)結(jié)合并段并采場回采工藝，優(yōu)化了采場布置，提高了生產(chǎn)效率，降低了采礦損失率，效果較好，可供同類型礦山參考借鑒。

關(guān)鍵詞： 并段并采場;下向進(jìn)路膠結(jié)充填;遙控裝巖機(jī);機(jī)械化出礦;生產(chǎn)效率

?中圖分類號：TD853.34 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）09-0063-04 doi：10.11792/hj20210911

???引 言

金礦脈通常賦存于破碎帶中，厚度一般在中厚以下，特別是在國內(nèi)，高品位的金礦脈均存在厚度薄、礦巖穩(wěn)固性差等特點[1-5]。針對此類礦體的回采，下（上）向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法是最常用的采礦方法，受限于開采技術(shù)條件，在回采過程中，通常存在勞動強(qiáng)度大、效率低、成本高等問題[6-7]。

嵩縣前河礦業(yè)有限責(zé)任公司（下稱“前河金礦”）葚溝礦區(qū)礦體屬于典型的軟弱破碎薄礦體，采用下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法進(jìn)行回采，在實際應(yīng)用中，存在采準(zhǔn)工程量大、工人勞動強(qiáng)度大、機(jī)械化效率低、采場溫度高、安全出口少等問題，同時由于采場空間小，單次充填量小，間接造成充填管道使用頻率高、沖洗維護(hù)工作量大、壽命降低等問題。為了解決生產(chǎn)過程中存在的問題，基于礦區(qū)的實際條件及類似礦山的工程實踐，對采礦方法及回采工藝進(jìn)行優(yōu)化，探索出并段并采場新工藝，采用遙控裝巖機(jī)出礦，并進(jìn)行了現(xiàn)場實際應(yīng)用，取得了較好的效果。

1 工程背景

1.1 開采技術(shù)條件

前河金礦葚溝礦區(qū)礦體厚度最大4.8 m，最小0.2 m，平均厚度2.1 m，厚度變化系數(shù)55 %，礦體屬于較穩(wěn)定型。礦石類型主要為碎裂巖型和糜棱巖型，上盤為碳酸鹽化碎裂巖，工程揭露后極易塌方，下盤為碎裂安巖—蝕變安山巖，相對穩(wěn)固。

礦區(qū)內(nèi)主要礦巖的穩(wěn)定性較差，RMR評級均為Ⅲ級以上，大部分區(qū)域穩(wěn)定性差，整體工程地質(zhì)屬于中等復(fù)雜型，水文地質(zhì)相對簡單，屬裂隙充水不發(fā)育的中等礦床。

1.2 下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法

前河金礦葚溝礦區(qū)由于礦體平均傾角65°，加之圍巖又不穩(wěn)固，因此采用下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法進(jìn)行回采[8-9]。 回采前，采用人工方法自下部中段向上部施工天井，天井高40.0 m。天井施工完畢后，逐層自上向下回采充填。由于需預(yù)留安全出口和充填井，通常會預(yù)留5.0 m頂柱，人工出礦?；夭傻V塊長40.0 m、高40.0 m，寬度控制在1.6～2.5 m。 下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法見圖1。

穿脈工程為運輸巷，垂直礦體布置，沿脈巷道作為安全通道及材料運輸通道。利用采礦天井開始回采礦體，需先施工切割巷，切割巷頂板保持與離沿脈巷道底板5.0 m安全距離，以保證沿脈巷道穩(wěn)定?；夭裳氐V體走向進(jìn)行，回采寬度為礦體寬度，最低不小于1.6 m，回采高度為2.2～2.5 m。采用人工出礦，每次爆破后需2～3 d才能出礦完畢，效率低。回采過程中，根據(jù)采場上下盤穩(wěn)定性，采場采用坑木單架、雙架或密集支護(hù)。

待每分層回采結(jié)束后，在采場底部鋪設(shè)塑料薄膜、鋼筋網(wǎng)及架設(shè)充填封閉、充填管道等工作后即可進(jìn)行充填，充填體高度≥1.5 m，經(jīng)過3晝夜充填養(yǎng)護(hù)后便可開始回采下一分層。

1.3 存在問題

1）需預(yù)留頂柱，在實際工程應(yīng)用中，沿脈工程的穩(wěn)定性無法得到保證，頂柱回收困難，易造成采礦損失貧化。

2）配套的通風(fēng)充填井無法維持，造成采場溫度高、安全出口少，安全作業(yè)無法得到有效保證。

3）采用人工施工天井，安全系數(shù)低，施工進(jìn)度慢。

4）采準(zhǔn)工程量較大，整體回采成本高。

5）采場內(nèi)采出的礦石難以采用機(jī)械出礦，采用人工出礦，效率低、周期長，采場單回采平均長度僅20 m，采場整體回采效率不高。

6）單次充填量小，充填連續(xù)性差，充填管道使用頻率高、沖洗維護(hù)工作量大、壽命降低。

2 ?基于并段并采場新工藝的下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法

針對前河金礦葚溝礦區(qū)礦體開采中存在的問題，以及礦床的開采技術(shù)條件，結(jié)合相關(guān)類似礦山的工程實踐，對采礦過程中的結(jié)構(gòu)參數(shù)、天井施工、出礦工藝等方面進(jìn)行優(yōu)化，具體為：

1）采場結(jié)構(gòu)參數(shù)加大，降低采準(zhǔn)工程量，提高分層回采量。

2）采用反井鉆機(jī)施工天井，增加天井施工長度，降低天井施工風(fēng)險。

3）依據(jù)采場作業(yè)面的大小，選取或研制合理的出礦裝備，采用小型遙控裝巖機(jī)出礦。

基于上述思路，通過現(xiàn)場試驗及工程類比，探索出并段并采場無頂柱方法結(jié)合下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法[10]的基于并段并采場新工藝的下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法（見圖2）。

2.1 采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

沿礦脈走向及礦脈傾角并列布置采場，采場高度為80.0 m，長度為80.0 m，寬度為礦體寬度。將原有的4個采場合并為1個采場進(jìn)行統(tǒng)一回采，實現(xiàn)并段并采場。

2.2 切割工程

在2個采場的中央利用反井鉆機(jī)施工脈內(nèi)天井，長度為80.0 m，實現(xiàn)并段。同時，利用1條脈內(nèi)天井同時控制中段左右兩側(cè)至端部穿脈巷道，采場長度80.0 m，實現(xiàn)并采場采礦作業(yè)。

以脈內(nèi)采準(zhǔn)天井為中心，沿礦脈向兩側(cè)端部穿脈巷道施工切割巷道，直至切割巷道與兩側(cè)端部穿脈巷道貫通;切割巷道底標(biāo)高低于運輸穿脈巷道底標(biāo)高1.7 m，切割巷道高度為2.2～2.5 m;預(yù)留頂柱。

2.3 回 采

由頂部切割巷道向下逐層回采，回采采用YT-28鉆機(jī)進(jìn)行鑿巖，采用巖石乳化炸藥+非電起爆系統(tǒng)進(jìn)行爆破，單次進(jìn)尺為2.2～2.5 m，回采后，采用小型遙控裝巖機(jī)出礦。

兩層中段的切割巷道、脈內(nèi)措施巷道采掘出的礦石沿脈內(nèi)天井落入最底部，經(jīng)與沿脈內(nèi)天井最底部貫通的運輸穿脈巷道、脈外主運巷道統(tǒng)一運輸至地面;因2個中段采掘出的礦石統(tǒng)一集中在最底層的運輸穿脈巷道、脈外主運巷道運輸，在最底層的運輸穿脈巷道、脈外主運巷道內(nèi)布置大型運輸工具，相應(yīng)減少了大型運輸工具的布置數(shù)量，降低了礦石運輸設(shè)備的投入成本，同時統(tǒng)一集中運輸還提高了礦石運輸效率。

2.4 支 護(hù)

為加強(qiáng)安全生產(chǎn)，做到預(yù)防性支護(hù)，在原有頂板分級的基礎(chǔ)上，在采場內(nèi)采用坑木全支護(hù)方式，支護(hù)后凈斷面控制在1.8 m（寬）×2.0 m（高）?；夭赏戤吅?，自遠(yuǎn)端后退式回收預(yù)防性支護(hù)的坑木材料，以備循環(huán)利用。

2.5 出 礦

支護(hù)方式調(diào)整后，給機(jī)械設(shè)備進(jìn)入采場提供了便利條件，選用裝巖機(jī)進(jìn)行出礦，但原有裝巖機(jī)規(guī)格和操作方式仍不能滿足使用要求。經(jīng)過礦山和設(shè)備供應(yīng)商共同研發(fā)，定制小型遙控裝巖機(jī)，裝巖機(jī)規(guī)格為2 120 mm×1 060 mm×1 230 mm，比原有規(guī)格寬度減小40 mm，凈揚(yáng)高由原來的1 900 mm減小為1 700 mm; 并在裝巖機(jī)上增加遙控控制模塊?；剞D(zhuǎn)部增加液壓動力控制模塊，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離遙控控制代替人工近距離控制裝巖機(jī)運行的目的。小型遙控裝巖機(jī)在更加安全的條件下輕松實現(xiàn)當(dāng)天爆破、當(dāng)天出礦，達(dá)到現(xiàn)有采礦條件下的最大出礦效率。

2.6 充 填

采用分區(qū)充填方式，頂部的切割巷道采用混凝土或高配比充填料漿進(jìn)行接頂充填，其余各分層采用原有的充填配比。充填之前，增加吊筋工序，提高充填體與圍巖之間的連接力，保證下分層回采的安全。并段并采場后，單進(jìn)路充填量是原來的2倍，單次充填量增加，充填連續(xù)性好，充填管道使用頻率降低、沖洗維護(hù)工作量減少一半、使用壽命增加。

2.7 通 風(fēng)

采礦巷道的作業(yè)掌子面采用壓入式風(fēng)機(jī)沿風(fēng)筒送風(fēng)，風(fēng)筒通過預(yù)留的順路行人井連通至采礦巷道的作業(yè)掌子面;利用順路通風(fēng)井進(jìn)行回風(fēng)。

2.8 配套安全措施

1）天井上部活動設(shè)置有天井封閉，天井封閉用于防止采礦作業(yè)人員意外跌落至脈內(nèi)天井中發(fā)生墜落事故。

2）天井下部設(shè)置有漏斗，用于暫存中段采出的礦石，防止上下中段同時落礦時發(fā)生落礦傷人事故。

3 現(xiàn)場應(yīng)用及效果

根據(jù)上述技術(shù)方案，選取前河金礦葚溝礦區(qū)ⅣN2礦脈的-80中段至00中段80勘探線—82勘探線采場作為試驗采場，即將2個中段2個勘探線采場統(tǒng)一施工采準(zhǔn)。

1）試驗采場布置。采場沿走向布置，長度為80.0 m，高度為80.0 m，寬度為2.17 m。由00中段主巷在80勘探線、82勘探線垂直礦體施工采準(zhǔn)聯(lián)巷，在81勘探線施工天井硐室，采用1.4 m反井鉆機(jī)施工采準(zhǔn)天井，連接上下中段。

2）回采工藝及通風(fēng)。對于較為穩(wěn)固的區(qū)域，采用YT-28鉆機(jī)進(jìn)行鑿巖，乳化炸藥爆破。新鮮風(fēng)流通過軸流式壓入式風(fēng)機(jī)沿風(fēng)筒送風(fēng)，風(fēng)筒通過預(yù)留的順路行人井連通至采礦巷道的作業(yè)掌子面;利用順路通風(fēng)井進(jìn)行回風(fēng)。采用小型遙控裝巖機(jī)+礦車出礦。

3）支護(hù)及充填。支護(hù)采用坑木臨時支護(hù)，根據(jù)頂板分級采用坑木密集、對架進(jìn)行支護(hù)，無需支護(hù)的地段也選用坑木對架進(jìn)行預(yù)防性支護(hù)，預(yù)防性支護(hù)在回采結(jié)束后回收。

待分層回采結(jié)束后，進(jìn)行平場，鋪碎石，鋪塑料薄膜及底筋，后采用12 mm圓鋼將底筋與底部錨桿連接，并用8#鐵絲捆扎。

4）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。經(jīng)過半年的現(xiàn)場試驗，取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

4 結(jié) 語

根據(jù)前河金礦葚溝礦區(qū)的礦體開采技術(shù)條件和 開采現(xiàn)狀，優(yōu)化了下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，采用并段并采場無頂柱方法結(jié)合下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法的技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場工業(yè)試驗。這種基于并段并采場新工藝的下向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，具有采礦損失貧化低、施工工藝簡單、施工工程量小、采場通風(fēng)良好、安全性高、運輸效率高、采礦成本低的優(yōu)點，為軟弱破碎急傾斜薄礦體的開采提供了較好的解決方案。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] ?王亞軍，李向東，盛佳.前河金礦ⅣS3礦體280 m中段回采順序優(yōu)化[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2018，38（5）：13-15.

[2] 肖有鼎，廖世全，王元亮.下向分層碎石膠結(jié)充填采礦法在前河金礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，1994，14（4）：7-13.

[3] 黃傳寶，李春，石建喜，等.一種并段并采場無頂柱下向膠結(jié)充填采礦方法：111794800A[P].2020-10-20.

[4] 王懷勇，于潤滄，束國才.機(jī)械化進(jìn)路式下向充填采礦法的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國礦山工程，2013，42（1）：4-8.

[5] 賈珍，原少潔，張貴銀.破碎圍巖礦體下向進(jìn)路充填采礦法技術(shù)研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2017，37（1）：23-26.

[6] 張貴銀，韓春，顏秉超，等.下向水平進(jìn)路充填采礦法的研究與應(yīng)用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2015，35（8）：12-14.

[7] 周述峰，公培森，宋恩祥，等.下向進(jìn)路充填采礦法在嵩縣山金的應(yīng)用[J].黃金，2020，41（5）：36-39.

[8] 李湘洋，宋衛(wèi)東，楊勇，等.焦家金礦下向進(jìn)路充填采礦法人工假頂優(yōu)化設(shè)計及應(yīng)用[J].黃金，2020，41（1）：30-33.

[9] 萬仕明，潘澤，王立，等.機(jī)械化盤區(qū)下向分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法 在阿舍勒銅礦的應(yīng)用[J].新疆有色金屬，2019，42（6）：104-108.

[10] ?王騰.“三軟”條件下金礦采場穩(wěn)定性分析及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D].貴陽：貴州大學(xué)，2018.

Application of? downward approach cementation filling mining method based

on innovative level merging and stope merging process in Qianhe Gold Mine

Li Guosheng1，Li Chun1，Liu Dongrui2，Zhao Yuanpei1

（ 1.Songxian Qianhe Mining Industry Co. ，Ltd.? ; ?2.Changsha Institute of Mining Research Co. ，Ltd. ）

Abstract： The production efficiency is low and the mining period is long when downward approach cementation filling mining method is used in Zhangou mining district of Qianhe Gold Mine.In order to solve the problems，lower mining cost and improve ore drawing efficiency，the study，based on downward approach cementation filling mining method，combined the method of drawing ores with small remotely controlled rock loader and level merging and stope ?merging? for stope layouts，optimizing downward approach cementation filling mining method.The field production practice shows that after the combination of the method of drawing ores with small remotely controlled rock loader and level merging and stope merging stoping process was adopted in the stope，the stope layouts were optimized，the production efficiency was improved，the mining loss rate was reduced.The process has good outcome and can be used as reference by similar mines.

Keywords：? level merging and stope merging;downward approach cementation filling;remotely controlled rock loader;mechanized ore drawing;production efficiency