阿舍勒銅礦淺埋貴金屬礦體的回采方案研究

戶瑞平

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司）

針對(duì)我國金屬礦山的礦體賦存狀態(tài)變化多樣、所處環(huán)境復(fù)雜、品位差距較大等開采技術(shù)的特點(diǎn)和難點(diǎn)。大量科研人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)工作人員，結(jié)合多學(xué)科多領(lǐng)域技術(shù)對(duì)其采礦方案進(jìn)行完善和創(chuàng)新，逐步走出了適應(yīng)我國礦山開采的技術(shù)特色道路［1-2］。在破碎、強(qiáng)度低或節(jié)理極其發(fā)育的巖體條件下，自然崩落法、上向進(jìn)路充填法、下向進(jìn)路充填法、上向水平分層充填法等均可適用［3-4］。

本文以阿舍勒銅礦淺部鋅礦體為研究對(duì)象，根據(jù)已揭露的工程及鉆孔巖芯完整情況，發(fā)現(xiàn)礦圍巖較為破碎，礦體埋深較淺，地表有充填站等建構(gòu)筑物。為了安全高效地回采該礦體，開展采礦方法研究，確定最優(yōu)的回采方案。

1 礦體簡(jiǎn)介及儲(chǔ)量情況

礦體分布于標(biāo)高759～898 m，5#～9#勘探線，主要位于7#勘探線，向上往地表延伸，分為3個(gè)較大礦體和其他零星小礦體。最下部礦體賦存高度為776～835 m，傾角64°，厚度2～22 m，長(zhǎng)25～62 m；中間礦體賦存高度為810～860 m，傾角約71°，厚度4～16 m，長(zhǎng)度5.6～39 m；最上面礦體賦存高度約840～900 m，傾角約65°，厚度12～27 m，長(zhǎng)度0～71 m。礦體走向近南北，傾向東，平面形態(tài)為透鏡狀，剖面形態(tài)近似為矩形，處于凝灰?guī)r層中，凝灰?guī)r節(jié)理極為發(fā)育，整體性較差，從鉆孔數(shù)據(jù)上可知浸染狀鋅礦石、弱閃鋅礦化硅化凝灰?guī)r和低品位銅礦石整體完整性優(yōu)于凝灰?guī)r，但整體穩(wěn)定性一般。該礦體地質(zhì)儲(chǔ)量為32.36萬t，密度3.53 t/m3，平均品位：Cu 0.47%，Zn 5.17%，Au 0.14g/t，Ag 42.64g/t，金屬量：Cu 1 519.090 t，Zn 16 720.189 t，Au 46.57 kg，Ag 13.80 t。

2 采礦方法的初選

高鋅礦體屬于急傾斜礦體，根據(jù)礦山開采現(xiàn)狀、地質(zhì)與開采技術(shù)條件，為了切實(shí)解決礦山所面臨的難題和滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，綜合分析礦體賦存狀態(tài)、礦體和圍巖的巖體質(zhì)量，參考國內(nèi)外類似礦體的開采情況，結(jié)合礦山現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)水平，初步提出了上向水平分層充填采礦法和上向進(jìn)路充填采礦法2種方案。

2.1 上向水平分層充填采礦法

上向水平分層充填采礦法的回采工藝如圖2 所示。

2.1.1 采場(chǎng)布置與采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

上向水平分層充填法采場(chǎng)沿礦體走向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)度約30 m，根據(jù)礦體厚度采場(chǎng)寬度全部拉開，采場(chǎng)高度暫定為50 m，各分層回采高度4 m，控頂高度不大于4.5 m，當(dāng)采場(chǎng)有撬毛臺(tái)車或服務(wù)臺(tái)車可保證作業(yè)安全時(shí)，控頂高度可增至6 m。留6～7 m底柱，不留頂柱，當(dāng)?shù)V體厚度較大時(shí)留設(shè)部分點(diǎn)柱，底柱采用進(jìn)路法回采。

2.1.2 采準(zhǔn)切割工程

在礦體下盤脈外布置輔助斜坡道，連通上、下中段水平通道（輔助斜坡道工程歸于開拓工程），并與各分段運(yùn)輸巷道貫通，以便于鑿巖設(shè)備、鏟運(yùn)機(jī)、人員、材料和其他設(shè)備進(jìn)入各分段的作業(yè)點(diǎn)。

上向水平分層充填法采場(chǎng)的采切工程包括拉底巷道、溜礦井、充填回風(fēng)井、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道、分段沿脈巷道。先自沿脈運(yùn)輸巷向礦體施工采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道至礦體下盤邊界，再施工穿脈運(yùn)輸巷至采場(chǎng)上盤邊界，進(jìn)行拉底，然后在礦體靠近上盤位置施工通風(fēng)充填井，與上部中段貫通，并在下盤中段運(yùn)輸大巷旁邊掘溜礦井［5-6］。本方案采切工程量見表1。

注：溜礦井、回風(fēng)充填井?dāng)嗝嬉?guī)格單位為m，下同。

2.1.3 回采工藝

自下而上分層回采，分層高度為4 m，控頂高度不大于4.5 m，當(dāng)采場(chǎng)有撬毛臺(tái)車或服務(wù)臺(tái)車可保證作業(yè)安全時(shí)，控頂高度可增至6 m，充填后空頂1.5～2.0 m，作為下一層爆破的補(bǔ)償空間，最后一層接頂充填，進(jìn)入上一中段回采。采用鑿巖臺(tái)車布置水平孔，靠近頂板邊孔采用光面爆破，出礦采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行出礦，通過分層聯(lián)絡(luò)巷道入采場(chǎng)溜井。

2.1.4 通 風(fēng)

采場(chǎng)通風(fēng)主要采用局扇，進(jìn)行壓入式通風(fēng)。施工過程中要求保持風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保障工作面通風(fēng)順暢。采場(chǎng)通風(fēng)路線：新鮮風(fēng)流經(jīng)中段運(yùn)輸巷→脈外輔助斜坡道→分段沿脈巷道→采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道→采場(chǎng)；沖刷工作面后污風(fēng)由采場(chǎng)→通風(fēng)充填天井→上中段運(yùn)輸巷。

2.1.5 充 填

充填均采用膠結(jié)充填，充填料由充填通風(fēng)天井進(jìn)入采場(chǎng)，充填預(yù)留1.5～2.0 m 的作業(yè)空間，作為下一層爆破的補(bǔ)償空間，膠面強(qiáng)度不能低于1 MPa。

2.2 上向進(jìn)路充填采礦法

上向進(jìn)路充填采礦法的回采工藝如圖3所示。

2.2.1 采場(chǎng)布置與采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)

由于寬體平均厚度小于30 m，進(jìn)路方向沿礦體走向布置，當(dāng)?shù)V體厚度大于30 m 時(shí)，進(jìn)路方向沿礦體走向和垂直礦體走向方向布置均可。礦體走向長(zhǎng)度不長(zhǎng)，因此只布置一個(gè)盤區(qū)，盤區(qū)長(zhǎng)度為礦體沿走向長(zhǎng)約50 m，分段高度為16 m，分層進(jìn)路為4 m×4 m［7-8］。

2.2.2 采準(zhǔn)切割工程

在礦體下盤脈外布置輔助斜坡道，連通上、下中段水平通道（輔助斜坡道工程歸于開拓工程），并與各分段運(yùn)輸巷道貫通，以便于鑿巖設(shè)備、鏟運(yùn)機(jī)、人員、材料和其他設(shè)備進(jìn)入各分段的作業(yè)點(diǎn)。

本方案采切工程主要包括分段沿脈巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、通風(fēng)充填井、溜礦井和溜井聯(lián)絡(luò)道等。從脈外輔助輔助斜坡道每隔16 m 垂高向礦體掘進(jìn)分層聯(lián)絡(luò)道和下盤分段運(yùn)輸巷道，然后從分段運(yùn)輸巷道垂直礦體走向方向掘進(jìn)分層聯(lián)絡(luò)道到達(dá)礦體，并布置脈外溜井將中段運(yùn)輸巷道與各分段運(yùn)輸巷道聯(lián)通，同時(shí)在采場(chǎng)端部的上盤掘進(jìn)充填回風(fēng)天井，與上中段回風(fēng)巷道相通。

從分層聯(lián)絡(luò)道入口處開始，兩側(cè)沿走向布置分層進(jìn)路，先回采采場(chǎng)靠近上盤礦體的進(jìn)路，最后采靠近下盤采場(chǎng)礦體，采用隔一采一的方式，直至本分層采完為止。如礦體較為破碎，則采用后退式回采，盡量減少布置二步驟回采進(jìn)路。本方案采切工程量見表2。

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2.2.3 回采工藝

回采自下而上分層進(jìn)路回采，從分層沿脈巷開始，兩側(cè)沿走向布置分層進(jìn)路，先回采采場(chǎng)靠近上盤礦體的進(jìn)路，最后采靠近下盤采場(chǎng)礦體，采用隔一采一的方式直至本分層采完為止。采用無軌鑿巖臺(tái)車、裝藥車、撬毛臺(tái)車等自動(dòng)化設(shè)備及光面爆破技術(shù)鑿巖爆破，待礦石出完后，根據(jù)采場(chǎng)穩(wěn)定情況采取支護(hù)措施，如此循環(huán)作業(yè)，直至整個(gè)進(jìn)路的礦石采完。如礦體較為破碎，則采用后退式回采，盡量減少布置二步驟回采進(jìn)路。

礦石落下后，采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)進(jìn)行出礦作業(yè)，通過采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道、分段運(yùn)輸巷道、溜井聯(lián)絡(luò)道，將礦石倒入溜礦井，礦石在下部中段水平再進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。

2.2.4 通 風(fēng)

回采進(jìn)路通風(fēng)主要采用局扇，可懸吊于巷道頂部，把風(fēng)筒接到進(jìn)路內(nèi)，進(jìn)行壓入式通風(fēng)。施工過程中要求保持風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保障工作面通風(fēng)順暢。采場(chǎng)通風(fēng)路線：新鮮風(fēng)流經(jīng)中段運(yùn)輸巷→脈外輔助斜坡道→分段沿脈巷道→采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道→采場(chǎng)工作面，沖刷工作面后污風(fēng)經(jīng)采場(chǎng)工作面→通風(fēng)充填天井→上中段運(yùn)輸巷。

2.2.5 充 填

一條進(jìn)路回采并出礦完畢后即可開始進(jìn)行充填工作，充填前在進(jìn)路兩端用封閉墻進(jìn)行封閉，封閉墻必須具有較好的濾水功能，墻內(nèi)側(cè)襯以麻袋或者土工布作濾水層，進(jìn)路與擋墻間的縫隙用素噴混凝土封死，防止漏漿、跑漿。然后從充填井內(nèi)把充填管道沿進(jìn)路頂部吊掛，充填吊掛時(shí)要求將回氣管吊掛在進(jìn)路最高點(diǎn)，充填管吊掛在次高點(diǎn)，確保充填接頂，為保障接頂效果，在接頂時(shí)要求減少充填時(shí)間，增加充填頻次。在整個(gè)分層全部進(jìn)路均回采完畢并充填完成后開始上1個(gè)分層的回采、充填作業(yè)。將進(jìn)入采場(chǎng)的聯(lián)絡(luò)道挑頂，挑落廢石回填至底部巷道作為轉(zhuǎn)層后聯(lián)絡(luò)道底板，最終使聯(lián)絡(luò)道底板與轉(zhuǎn)層前分層充填高度在同一高度位置。同一分層的進(jìn)路回采順序?yàn)橄然夭缮媳P進(jìn)路，再回采下盤進(jìn)路，最后1 條進(jìn)路充填時(shí)應(yīng)加高溜井和泄水井［9-10］。

在間隔進(jìn)路回采時(shí)，第一步驟回采進(jìn)路要求充填體強(qiáng)度為1～2 MPa，第二步驟進(jìn)路或一次全厚度的進(jìn)路充填體強(qiáng)度為1 MPa。進(jìn)路頂部0.5m 空間充填強(qiáng)度要求均不低于1～2 MPa，確保轉(zhuǎn)層后鏟運(yùn)設(shè)備運(yùn)行安全，同時(shí)減少鏟運(yùn)時(shí)充填體匯入造成礦石貧化。首采分層進(jìn)路回采結(jié)束后，底部制作0.5 m 后人工混凝土假底作為下一分段回采的假頂，施工前將清底工作必須干凈徹底，假底施工時(shí)，先在采空區(qū)底板上密實(shí)鋪一層塑料薄膜（減少水泥漿液漏失），然后將鋼筋按設(shè)計(jì)網(wǎng)度（整體或分段）鋪設(shè)在采空區(qū)底板上，鋼筋交叉搭接處要連接牢固。將骨料與水泥按設(shè)計(jì)配比混合并加水?dāng)嚢杈鶆蚝?，運(yùn)到采空區(qū)內(nèi)攤平并搗實(shí)，鋼筋埋在混凝土內(nèi)，底部留有足夠的混凝土保護(hù)層（一般為30～50 mm），確保假底質(zhì)量。施工順序?yàn)橛衫锵蛲夥侄螡仓厺仓呎駬v，同時(shí)向上提拔鋼筋避免鋼筋壓緊地面。

充填完成后，待充填體養(yǎng)護(hù)3～7 d 后進(jìn)行下一進(jìn)路的回采、充填作業(yè)。但鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場(chǎng)鏟礦時(shí)，充填體的養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度必須保證鏟運(yùn)機(jī)能在上行駛（充填體強(qiáng)度1 MPa以上）。

3 各采礦方法方案比較分析

綜合上述可行采礦方法方案的論述，2 種采礦方法方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析見表3。

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從方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析來看，方案1（上向水平分層充填采礦法）貧化損失率低、對(duì)礦體適應(yīng)性高、采切比較大、施工組織管理較復(fù)雜；方案2（上向進(jìn)路充填采礦法）作業(yè)安全、對(duì)礦體適用性強(qiáng)、貧化損失率低、應(yīng)變能力大，但回采工作在獨(dú)頭巷中進(jìn)行，通風(fēng)條件較差。2 個(gè)采礦方法方案在開采安全性、適應(yīng)性和效率等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，技術(shù)指標(biāo)存在一定差異。上向分層充填采礦法的頂板暴露面積較大，根據(jù)目前掌握的巖體質(zhì)量條件情況，進(jìn)行支護(hù)也難以維持穩(wěn)定，工作人員暴露在下方作業(yè)安全難以保障。礦山主礦體部分使用進(jìn)路充填采礦技術(shù)，綜合考慮選擇上向進(jìn)路充填采礦法作為首選方案。

4 結(jié) 論

（1）根據(jù)阿舍勒銅礦礦區(qū)及礦床地質(zhì)概況、鋅礦體賦存形態(tài)，技術(shù)指標(biāo)和地表建筑物情況以及現(xiàn)有設(shè)備及生產(chǎn)技術(shù)水平，提出上向水平分層充填、上向進(jìn)路充填2種方案。

（2）經(jīng)過對(duì)2 種方案的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析，結(jié)合當(dāng)前礦體圍巖狀況和當(dāng)前技現(xiàn)狀，最終選取上向進(jìn)路充填采礦法為首選回采方案，研究成果可為相似礦體的回采提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。