淺孔留礦采場嗣后充填在正北溝礦的應用

李波然

（遼寧二道溝黃金礦業(yè)有限責任公司，遼寧 朝陽 122126）

正北溝礦原系民采礦山，經(jīng)過資源整合，正北溝礦區(qū)成為該公司的一個生產(chǎn)分礦。通過近兩年的整改和改擴建工程，正北溝礦區(qū)已初具規(guī)模，特別是在井下安全生產(chǎn)和地表綠色礦山建設上有了較大變化。正北溝礦區(qū)現(xiàn)有一條豎井和一條斜井，豎井深320m，提升方式為雙層單罐籠平衡錘式提升，共五個中段（五中段以上豎井形成時未進行開拓）其中六、八、九中段均與遼寧二道溝公司的紅旗礦貫通。斜井長436m，采用兩個0.7m3側(cè)卸式串車提升?，F(xiàn)主要作業(yè)中段為四、五、六中段，六中段與豎井相通。正北溝礦區(qū)現(xiàn)有兩個生產(chǎn)工段，礦脈以II#脈群為主，采礦方法以淺孔留礦法為主，生產(chǎn)能力400t/d、年產(chǎn)金430kg。由于采用淺孔留礦法開采，大量放礦后空區(qū)不進行回填，目前已經(jīng)形成約4.3萬m3的空區(qū)，且上部部分中段還未開采，深部中段已形成空區(qū)。隨著采礦生產(chǎn)作業(yè)繼續(xù)，如若空區(qū)不進行處理，勢必會影響后續(xù)采礦作業(yè)的正常進行。

1 采礦方法簡介

目前正北溝礦區(qū)采礦方法為淺孔留礦法。淺孔留礦法屬于空場法，適用于急傾斜薄礦體開采。該方法最大的特點是將采下的大部分礦石暫留礦房內(nèi)，工人可以站在礦石堆上繼續(xù)進行上分層的鑿巖工作。礦房自下而上采用淺眼分層落礦。每次落礦后通過底部放礦漏斗口放出一部分崩落礦石。一方面為下次爆破提供補償空間；另一方面是為了給后續(xù)鑿巖等工序提供工作平臺。此外，下部留礦也有利于支護采空區(qū)的兩幫，但回采過程中暫留的礦石經(jīng)常移動，所以對圍巖只起部分支撐作用。部分放礦后，平整礦石堆表面，繼續(xù)落礦，直至礦房回采完畢，然后將暫留礦石全部放出。

2 采空區(qū)治理

2.1 采空區(qū)存在的影響

正北溝礦區(qū)目前主采礦體為II#脈和II-2#脈，礦脈平均厚度0.5m，傾角80°，上下盤較穩(wěn)固，礦體的賦存條件適合于淺孔留礦法的技術(shù)要求。由于民采歷史和后期勘探獲儲等原因，造成了回采順序的顛倒，尤其在七、八、九中段的II#脈表現(xiàn)的最為突出。部分地點上部中段還未開采時，與之相對額應下部中段采場的存窿礦石都已出空。II#脈和II-2#脈的礦脈相對較寬，且下盤懸空后易脫落，采場內(nèi)形成了很大的空區(qū)。隨著生產(chǎn)的繼續(xù)，大量的采空區(qū)給安全生產(chǎn)工作帶來了以下幾個方面的影響：

（1）下部中段的采空區(qū)造成了上部中段的礦塊無法回采，埋下了嚴重的安全隱患。

（2）大面積的空區(qū)致使地壓管理難度增大，如不及時的治理很容易發(fā)生大面積地壓活動。

（3）嚴重的影響了上部脈外巷道的穩(wěn)定性，帶來了很大的安全和生產(chǎn)隱患，極有可能產(chǎn)生較大的地質(zhì)災害。通過分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)七中段巷道大部分塌落，由于及時的發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，得以沒有造成人員和財產(chǎn)的損失。

目前正北溝礦一方面積極調(diào)整回采順序，另一方面采取了干式充填的方法，將掘進面的毛石充填到空區(qū)內(nèi)。在控制了地壓、保證了生產(chǎn)和安全的同時，更取得了很大的經(jīng)濟利益和社會效益，有效控制的地質(zhì)災害的發(fā)生。

2.2 采空區(qū)充填方法及所需費用

根據(jù)正北溝礦區(qū)開采資料和現(xiàn)場實際調(diào)查情況，據(jù)統(tǒng)計：到目前為止，井下采空區(qū)體積達4.1萬m3。如充填率達到90%，可容納92250t廢石。充填的方法主要是在II#脈、II-2#脈采空區(qū)的上部脈外巷道向采空區(qū)內(nèi)下掘角度為45°～50°的充填井，充填井下掘完畢后對井口進行安全維護后，然后將掘進面的毛石通過充填井，以重力自溜的形式充填到采空區(qū)。充填井規(guī)格為1.5m×2.0m，長度在10m左右。

下掘充填井的費用如表1所示。

表1 開掘地井（按平均1m/班計）費用

安全防護措施（包括鋼材、板材、鐵軌、人工等）按地井數(shù)量計算，約2300元/個。

通過掘進面毛石的就近回填，節(jié)省的毛石的提升費用、坑內(nèi)外運輸和轉(zhuǎn)運廢石到排毛場汽車運輸?shù)馁M用如表2所示。

表2 2020年正北溝礦區(qū)節(jié)省的運輸費用統(tǒng)計表

節(jié)省的費用（每個原班100t毛石計）。

人工成本：每個原班圍繞提升系統(tǒng)涉及的人員和成本如表3所示。

表3 人工成本統(tǒng)計表

平均每個原班總提升量330t，每月提升總量為9900t；每噸礦石或毛石的提升人工成本為4.09元；

每個原班節(jié)約人工成本為409元；

合計每個原班節(jié)省的總費用909元；

每年按320個生產(chǎn)作業(yè)天數(shù)計算共節(jié)省的費用為290880元。

3 采空區(qū)充填產(chǎn)生的效益

通過采空區(qū)充填實踐，正北溝礦獲得了巨大的收益。主要表現(xiàn)在：

（1）原有4.1萬m3空區(qū)全部充填，后續(xù)空區(qū)數(shù)量也不再增加，防止了大面積地壓活動的產(chǎn)生。保證了采空區(qū)上部脈外巷道的穩(wěn)定性，避免了運輸巷道及設備的損失。排除了巨大的安全隱患，作業(yè)人員的人身安全得到了保證。

（2）形成了良性生產(chǎn)循環(huán)，作業(yè)面的毛石不再提到地表，直接充填到采空區(qū)。減輕了工人的勞動強度，提高了勞動效率?，F(xiàn)已完成了空區(qū)充填準備工作，待采場存窿礦石出凈后，就可以對空區(qū)進行充填。有效的緩解了提升的壓力，增加原礦提礦的車數(shù)，提高了選廠供礦能力，節(jié)約了大量成本，減少了卷揚機的運轉(zhuǎn)時間，延長了卷揚機的使用年限，充分的體現(xiàn)了降本增效。

（3）實現(xiàn)了采空區(qū)上部礦塊的正?；夭?，如：5111的采場通過對下部采空區(qū)的充填現(xiàn)已能夠正?；夭?，采出金屬量50kg。后續(xù)其他采場的正?；夭?，潛在經(jīng)濟效益巨大。采空區(qū)的回填延長了礦山的服務年限。

（4）減少了排毛場的占地面積，保護了生態(tài)環(huán)境。在根源上防止了排毛場的次生危害和土地復墾的投入。

4 結(jié)語

干式充填法相對于其他的充填法，具有施工量小、靈活機動、充填料低廉等優(yōu)點，在中小型黃金礦山深受青睞。充填率可以達到90%，盡管在充填的密實度上不如其他充填法，但完全能夠滿足目前正北溝礦區(qū)的安全和生產(chǎn)要求。此方法投入小、收益大，為中小型礦山的空區(qū)治理提供了依據(jù)。對于淺孔留礦采場干式充填的倒序采礦法，需根據(jù)上下盤巖石的穩(wěn)定性來確定。如上下盤不穩(wěn)定的采場，為保證上部中段的安全回采，必然預留較高的頂柱，從而造成永久損失，同時可能造成存窿供礦還未結(jié)束就造成的上部巷道的脫落，如果此時回填毛石，采場內(nèi)的礦石會造成大量的損失。