基于并段并采場新工藝的下向進路膠結充填采礦法在前河金礦的應用

李過生 李春 劉東銳 趙元培

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

關鍵詞： 并段并采場;下向進路膠結充填;遙控裝巖機;機械化出礦;生產效率

?中圖分類號：TD853.34 文獻標志碼：A 開放科學（資源服務）標識碼（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，高品位的金礦脈均存在厚度薄、礦巖穩固性差等特點[1-5]。針對此類礦體的回采，下（上）向進路膠結充填采礦法是最常用的采礦方法，受限于開采技術條件，在回采過程中，通常存在勞動強度大、效率低、成本高等問題[6-7]。

嵩縣前河礦業有限責任公司（下稱“前河金礦”）葚溝礦區礦體屬于典型的軟弱破碎薄礦體，采用下向進路膠結充填采礦法進行回采，在實際應用中，存在采準工程量大、工人勞動強度大、機械化效率低、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、沖洗維護工作量大、壽命降低等問題。為了解決生產過程中存在的問題，基于礦區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行優化，探索出并段并采場新工藝，采用遙控裝巖機出礦，并進行了現場實際應用，取得了較好的效果。

1 工程背景

1.1 開采技術條件

前河金礦葚溝礦區礦體厚度最大4.8 m，最小0.2 m，平均厚度2.1 m，厚度變化系數55 %，礦體屬于較穩定型。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，相對穩固。

礦區內主要礦巖的穩定性較差，RMR評級均為Ⅲ級以上，大部分區域穩定性差，整體工程地質屬于中等復雜型，水文地質相對簡單，屬裂隙充水不發育的中等礦床。

1.2 下向進路膠結充填采礦法

前河金礦葚溝礦區由于礦體平均傾角65°，加之圍巖又不穩固，因此采用下向進路膠結充填采礦法進行回采[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。由于需預留安全出口和充填井，通常會預留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。 下向進路膠結充填采礦法見圖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，以保證沿脈巷道穩定?；夭裳氐V體走向進行，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?；夭蛇^程中，根據采場上下盤穩定性，采場采用坑木單架、雙架或密集支護。

待每分層回采結束后，在采場底部鋪設塑料薄膜、鋼筋網及架設充填封閉、充填管道等工作后即可進行充填，充填體高度≥1.5 m，經過3晝夜充填養護后便可開始回采下一分層。

1.3 存在問題

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

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

3）采用人工施工天井，安全系數低，施工進度慢。

4）采準工程量較大，整體回采成本高。

5）采場內采出的礦石難以采用機械出礦，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，充填連續性差，充填管道使用頻率高、沖洗維護工作量大、壽命降低。

2 ?基于并段并采場新工藝的下向進路膠結充填采礦法

針對前河金礦葚溝礦區礦體開采中存在的問題，以及礦床的開采技術條件，結合相關類似礦山的工程實踐，對采礦過程中的結構參數、天井施工、出礦工藝等方面進行優化，具體為：

1）采場結構參數加大，降低采準工程量，提高分層回采量。

2）采用反井鉆機施工天井，增加天井施工長度，降低天井施工風險。

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

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

2.1 采場結構參數優化

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個采場進行統一回采，實現并段并采場。

2.2 切割工程

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

以脈內采準天井為中心，沿礦脈向兩側端部穿脈巷道施工切割巷道，直至切割巷道與兩側端部穿脈巷道貫通;切割巷道底標高低于運輸穿脈巷道底標高1.7 m，切割巷道高度為2.2～2.5 m;預留頂柱。

2.3 回 采

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

兩層中段的切割巷道、脈內措施巷道采掘出的礦石沿脈內天井落入最底部，經與沿脈內天井最底部貫通的運輸穿脈巷道、脈外主運巷道統一運輸至地面;因2個中段采掘出的礦石統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、脈外主運巷道內布置大型運輸工具，相應減少了大型運輸工具的布置數量，降低了礦石運輸設備的投入成本，同時統一集中運輸還提高了礦石運輸效率。

2.4 支 護

為加強安全生產，做到預防性支護，在原有頂板分級的基礎上，在采場內采用坑木全支護方式，支護后凈斷面控制在1.8 m（寬）×2.0 m（高）?；夭赏戤吅?，自遠端后退式回收預防性支護的坑木材料，以備循環利用。

2.5 出 礦

支護方式調整后，給機械設備進入采場提供了便利條件，選用裝巖機進行出礦，但原有裝巖機規格和操作方式仍不能滿足使用要求。經過礦山和設備供應商共同研發，定制小型遙控裝巖機，裝巖機規格為2 120 mm×1 060 mm×1 230 mm，比原有規格寬度減小40 mm，凈揚高由原來的1 900 mm減小為1 700 mm; 并在裝巖機上增加遙控控制模塊?；剞D部增加液壓動力控制模塊，實現了遠距離遙控控制代替人工近距離控制裝巖機運行的目的。小型遙控裝巖機在更加安全的條件下輕松實現當天爆破、當天出礦，達到現有采礦條件下的最大出礦效率。

2.6 充 填

采用分區充填方式，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，單進路充填量是原來的2倍，單次充填量增加，充填連續性好，充填管道使用頻率降低、沖洗維護工作量減少一半、使用壽命增加。

2.7 通 風

采礦巷道的作業掌子面采用壓入式風機沿風筒送風，風筒通過預留的順路行人井連通至采礦巷道的作業掌子面;利用順路通風井進行回風。

2.8 配套安全措施

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

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

3 現場應用及效果

根據上述技術方案，選取前河金礦葚溝礦區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個勘探線采場統一施工采準。

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聯巷，在81勘探線施工天井硐室，采用1.4 m反井鉆機施工采準天井，連接上下中段。

2）回采工藝及通風。對于較為穩固的區域，采用YT-28鉆機進行鑿巖，乳化炸藥爆破。新鮮風流通過軸流式壓入式風機沿風筒送風，風筒通過預留的順路行人井連通至采礦巷道的作業掌子面;利用順路通風井進行回風。采用小型遙控裝巖機+礦車出礦。

3）支護及充填。支護采用坑木臨時支護，根據頂板分級采用坑木密集、對架進行支護，無需支護的地段也選用坑木對架進行預防性支護，預防性支護在回采結束后回收。

待分層回采結束后，進行平場，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）技術經濟指標。經過半年的現場試驗，取得的主要技術經濟指標見表1。

4 結 語

根據前河金礦葚溝礦區的礦體開采技術條件和 開采現狀，優化了下向進路膠結充填采礦法，采用并段并采場無頂柱方法結合下向進路膠結充填采礦法的技術進行現場工業試驗。這種基于并段并采場新工藝的下向進路膠結充填采礦法，具有采礦損失貧化低、施工工藝簡單、施工工程量小、采場通風良好、安全性高、運輸效率高、采礦成本低的優點，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]

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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