中深孔分段分期充填采礦在大梁礦業的應用

李雨波，李艷剛，韓 全，吉曉佳

(四川會東大梁礦業有限公司， 四川會東縣 615200)

中深孔分段分期充填采礦在大梁礦業的應用

李雨波，李艷剛，韓 全，吉曉佳

(四川會東大梁礦業有限公司， 四川會東縣 615200)

為解決上向進路充填采礦法在回采松散破碎礦體時生產能力低、充填作業勞動強度高的問題，提出了中深孔分段分期充填采礦法，并在大梁礦業1號礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦段進行了工業試驗。結果表明:采用中深孔分段分期充填采礦法不僅具有低成本、高效率落礦的優點，又避免了上向進路充填采礦低效率、高勞動強度的缺點，大幅提高了采場生產能力。該采礦方法在大梁礦業的成功應用，為類似礦體的開采提供了參考。

破碎礦體；充填采礦；分段分期開采；中深孔爆破

0 引 言

會東大梁礦業有限公司位于四川省涼山彝族自治州會東縣大橋區鉛鋅鎮境內，2010年8月，因改制而停產。由于原尾礦庫的潰壩以及選礦設備能力受限等問題使得公司無法正常生產，公司改制后委托設計院進行采選改擴建工程可行性研究并進行初步設計，經分析研究確定礦山生產能力66萬t/a，選場處理量為2000 t/d，開拓系統為平硐-溜井開拓，

西部礦體采用無底柱分段崩落法，東部礦體采用上向進路膠結充填法開采。同時設計了一套完整的地表全粒級碎石膠結充填系統，系統充填能力60～

80 m3/h。

1 礦床開采技術條件

會東大梁礦業礦區位于揚子準地臺西緣川滇臺背斜中段東側，涼山斷褶帶西南角和東川臺拱西北緣的交接部位。礦區內礦床充水的控制性因素主要為雨季(6～10月)的大氣降水，目前最低采準標高1884 m，礦體及開采系統均位于大橋河侵蝕基準面以上，自然排泄條件好，因此屬于水文地質條件較為簡單的白云巖溶蝕裂隙水直接充水型礦床。礦床為碳酸鹽巖中受斷裂控制的熱液充填交代型礦床，礦體主要賦存在F5～F15之間的原始“地塹”中，構造破碎帶發育，圍巖穩定性受斷裂構造帶控制，礦體上盤圍巖強烈破碎，其穩固性極差，易發生礦山工程地質問題，而礦體下盤主要由塊狀結構的白云巖組成，穩定性較好。因此礦床工程地質為可溶鹽巖類，屬復雜型。

礦區內高品位礦石主要富集于1號礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦段，受F25和F8、F8和F9、F9和F6(s)所構成的次級斷塊控制，含礦巖性為白云巖和黑色破碎帶。

“黑色破碎帶”(含礦者簡稱“黑破礦”)是會東鉛鋅礦區存在的一種特殊地質體，它具有顏色深(灰-灰黑色)、分布廣、延深大、巖石破碎、且與礦床關系密切等特點，是區內重要的地質體之一。按照破碎物的不同成份，可以將“黑破”分為兩種，一種是由震旦系上統燈影組(Zbd)白云巖角礫或碎塊為主組成的“黑破”(稱R1)，另一種是由寒武系下統筇竹寺組(∈1q)黑灰色鈣質細砂巖、粉砂巖和鈣質頁巖角礫或碎塊組成的“黑破”(稱R2)。前者是會東鉛鋅礦1號礦體主要的控礦、容礦構造。R1“黑破”分布于2～15線之間，總體走向30°～50°，傾向300°～320°，傾角85°～90°，長100～170 m，寬30～120 m，控制斜深326 m。帶內巖石呈暗灰—灰黑色，破碎物成份主要是震旦系上統燈影組(Zbd)的白云巖角礫，偶有寒武系下統筇竹寺組(∈1q)的細砂巖和頁巖角礫及部分松散狀炭泥質物。角礫呈尖棱角—次棱角狀，部份呈次園或滾園狀，大小混雜，分布無規律，灰、黑灰-白灰色，大小不一，由1 cm×3 cm到1 m×2 m者均有，少數為直徑大于2 m的巖塊。炭泥質物充填在角礫之間，未膠結或膠結程度極低，松散破碎，極易垮塌，浸水易崩解膨脹。

2 中深孔分段分期充填采礦法

由于1號礦體的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦段礦石品位較高，礦巖穩定性差，遇水易崩解膨脹垮塌，為了最大限度地回收金屬，提高綜合經濟效益，在改擴建時選用上向進路充填采礦法。該采礦方法有效的解決了黑破礦由于松散破碎難以回采的問題。但存在生產能力低，充填作業勞動強度高的缺點。在生產中發現旱季由于地表沒有補給水、井下水枯竭，使黑破礦的強度較雨季有所提高，為了提高旱季的采出礦能力、降低充填作業勞動強度，故在此采礦方法的基礎上提出采用中深孔分段分期充填采礦法(見圖1)。

2.1 采場結構參數與礦塊布置

采場階段高度60 m，分段高度12 m。首采分層和中間分層礦房延走向布置，長度為50 m，寬度視礦石巖穩定情況確定為6～10 m，間柱寬度10 m。最上一分層礦塊垂直走向布置，長度為礦體厚度，寬度為3～4 m。

圖1 標準采礦方法

2.2 采準切割工程

采切工程主要包括脈外輔助斜坡道、分段下盤運輸巷道、鑿巖巷道(出礦進路)、礦石與廢石溜井、回風井(兼充填管路井)、充填聯絡巷道、切割天井。

脈外輔助斜坡道:布置在礦體下盤，主要用以人員通行、材料、設備的運輸以及無軌設備的行走，斷面規格3.0 m×2.7 m，轉彎半徑12 m，坡度12%～16.5%；

分段下盤運輸巷道:布置在礦體下盤，主要用以礦石的運輸、人員及無軌設備的行走，斷面規格3.0 m×2.7 m；

鑿巖巷道(出礦進路):沿礦房方向布置在其中央，用于鑿上向垂直扇形孔以及作為礦房出礦的通道，斷面規格3.0 m×2.7 m；

溜井:布置在間柱內，聯通下中段穿脈運輸巷道，用以礦石、廢石的下放，斷面規格2.0 m×2.0 m；

回風井(兼充填管路井):一般布置在間柱內，聯通下中段穿脈巷道，用以采場回風及充填管路、排水管路的下放，斷面規格2.0 m×2.0 m；

切割天井:為切割槽的形成提供補償空間，斷面規格3.0 m×2.0 m；

上中段回風聯絡巷道:不單獨設計，利用上中段的穿脈、脈外巷道等。

2.3 回采工藝

(1)回采順序。礦區目前有3個中段同時使用充填采礦，中段內的回采為上行式。在分段內選擇見礦厚度最大的位置做切割平巷，分段內的回采順序由切割槽向兩端后退式回采。各分段的礦房分為一期礦房和二期礦房，回采時首先回采一期礦房并充填，待充填體強度達到設計要求后再回采二期礦房并充填。

(2)鑿巖爆破。采用YGZ-90鑿巖機鑿上向垂直扇形中深孔，使用BQF-100型裝藥器裝入粉狀改性銨油炸藥。在切割槽形成后，由于補償空間較小，首先起爆2～3排，待出礦完成后再次進行爆破，起爆排數可根據補償空間計算確定，直至整個礦房爆破出礦完成后即可進行充填。為了最大限度的減少爆破振動對井下圍巖及地表構筑物的影響，采用毫秒微差爆破，有效的降低了單響藥量。

(3)出礦。由于采場暴露面積大、礦巖穩定性差，為此礦山采用XYWJD-2電鏟和XYWJY-2型遙控內燃鏟運機出礦，對于鑿巖巷道和礦房靠近鑿巖巷道的礦石采用電鏟出礦，遙控鏟運機用于礦房內的大量出礦。鏟運機將礦石從礦房運出后，經出礦進路—穿脈巷道后倒入礦石溜井，最終由中段穿脈運輸巷道內的振動放礦機裝入礦車運至主溜井。

(4)通風、支護。采場使用礦山的集中通風系統，新鮮風流由斜坡道經運輸巷道進入采場，污風經通風井至上中段通風聯絡巷道排至回風井，再到地表。根據巷道的服務年限可采用澆筑混凝土、錨桿、錨網及噴射混凝土單獨支護或聯合支護。

(5)桃心礦柱的處理。采用YGZ-90鑿巖機鑿上向垂直扇形中深孔時，機心高度為1.2 m，可以鑿取的中深孔最小邊角為3°，所以在礦房間會留有一桃心礦柱，為了回收此礦柱，目前采用的方法是在中深孔施工完畢后再用YT-28氣腿式鑿巖機補打炮孔，爆破時同中深孔一起起爆回采。

2.4 充 填

由于礦房暴露面積較大，礦巖不穩定，所以待單個礦房崩落出礦完畢后立即組織進行充填。由于礦房高度較高，充填需分次進行，每次充填高度為1.5～2.0 m，待初凝后的充填體高于擋墻后，方可一次性充填接頂。為了保證回采的安全，首采分層進行充填時需鋪設鋼筋，并且需提高充填配比，充填體終凝強度須大于5 MPa，其他分層充填體終凝強度須大于1.5 MPa。

2.5 主要技術經濟指標

中深孔分段分期充填采礦法結合了空場法與充填法，在回采此類礦石時經濟效益較好，其主要技術經濟指標見表1。

表1 中深孔分段分期充填采礦法主要技術經濟指標

3 結 論

中深孔分段分期充填采礦法是在上向進路充填采礦方法的基礎上提出的，通過該采礦方法在大梁礦業近一年的實踐，不僅結合了中深孔低成本高效率落礦與充填式處理采空區的優勢，又避免了中深孔崩落采礦損失貧化率的雙高與上向進路充填采礦低效率高勞動強度的缺點，且由于大幅的提高生產能力，可以在旱季大量采出礦并完成充填。從采切工程量及技術經濟指標分析，該采礦方法各項指標良好，充填擋墻的減少與充填管路拆換頻數的大幅降低，有效的降低了充填勞動強度與充填成本。該采礦方法在大梁礦業的成功應用，可為具有相似礦床的開采提供經驗，具有一定的推廣應用前景。

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2015-12-16)

李雨波(1990-)，男，陜西延安人，主要從事有色金屬礦山開采工作，Email:736069609@qq.com。