不穩(wěn)固緩傾斜薄至中厚礦體上向進(jìn)路充填采礦法

1、不穩(wěn)固緩傾斜薄至中厚礦體上向進(jìn)路充填采礦法賴偉1,3 ，郭勤強(qiáng)2 ，柳小勝1,3 ，劉婉瑩1,3（1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙，410012；2. HYPERLINK /link?url=rCnO7qhoC0fRAIQ7-jNrT0c3fmWfrisbVlaXFIaIYMy t /_blank 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 洛陽(yáng)，471023；3.國(guó)家金屬采礦工程技術(shù)研究中心，湖南 長(zhǎng)沙，410012）摘 要：針對(duì)不穩(wěn)固緩傾斜薄至中厚礦體開(kāi)采技術(shù)難題，通過(guò)調(diào)研類似礦體采礦方法，確定采用上向進(jìn)路充填采礦法，采取二期進(jìn)路分層交叉接頂壓頂和先期導(dǎo)硐后期擴(kuò)壓回采工藝，

2、采用土工布鋼骨架式柔性透水式充填擋墻。通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)，上向進(jìn)路充填采礦法采礦貧化率4.3%，采礦損失率3.7%，進(jìn)路生產(chǎn)能力105t/d，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，能適用于賦存形態(tài)復(fù)雜的不穩(wěn)固緩傾斜薄至中厚礦體。關(guān)鍵詞：緩傾斜；中厚礦體；上向進(jìn)路充填采礦法；回采工藝；充填擋墻Upward Drift Filling Mining Method for Unstable and Gently Inclined Thin to Medium Thick Ore BodyLAI Wei1,3 ,GUO Qinqiang2,LIU Xiaosheng1,3,LIU Wanying1,3（1.Changs

3、ha Institute of Mine Research Co., Ltd., ,Changsha Hunan 410012,China;2.Institute of Geological&Mineral Resources Survey of Henan,Luoyang Henan 471023,China;3.National engineering technology research center for metal mining ,Changsha Hunan 410012,China）Abstract: In view of the technical problems of

4、mining unstable and gently inclined thin to medium thick ore body, through the investigation of mining methods of this kind of ore body, the upward drift filling mining method is determined.In this method, the second stage approach is adopted to connect the roof with the top pressure in layers and t

5、o expand the pressure in the later stage of the pilot tunnel, and the geotextile steel skeleton flexible permeable filling retaining wall is adopted.Through industrial test, the dilution rate of upward drift filling mining method is 4.3%, the mining loss rate is 3.7%, and the drift production capaci

6、ty is 105t/ d.Good technical and economic indexes have been obtained, which can solve the mining problem of unstable, gently inclined, thin to medium thick ore body with complex occurrence.Key Words: Gently Inclined；Medium Thick Ore Body；Upward Drift Filling Mining Method；Mining Technology；Backfill

7、Retaining Wall1 工程概況某金礦床屬破碎帶蝕變巖型金礦，礦體產(chǎn)出嚴(yán)格受構(gòu)造控制，礦巖節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙內(nèi)高嶺土、方解石充填，近上盤礦巖蝕變加強(qiáng)，更為破碎松軟，礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。礦體局部有分支復(fù)合現(xiàn)象，在主礦體上盤有小型次生礦脈。礦體厚度為2-10m，礦體傾角約20，礦體品位約2.63g/t。礦山原采用淺孔留礦法和底盤階梯式漏斗留礦采礦法，由于礦體不穩(wěn)固，采場(chǎng)拉底擴(kuò)漏后，上采一部分后，即無(wú)法安全上采，采場(chǎng)剩余部分未采動(dòng)礦體自然崩落，但是礦體上盤圍巖也不穩(wěn)固，冒落無(wú)法控制，導(dǎo)致采礦貧化率和損失率均特別大，出礦品位1.5g/t，并且安全問(wèn)題突出。因此，礦山進(jìn)行了采礦方法優(yōu)化研究，

8、通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外類似礦山采礦方法1-8，經(jīng)過(guò)技術(shù)方案制定和比選，確定采用上向進(jìn)路充填采礦法，通過(guò)開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)研究驗(yàn)證，該方法適應(yīng)礦山開(kāi)采技術(shù)條件。2 上向進(jìn)路充填采礦法工業(yè)試驗(yàn)2.1 礦塊結(jié)構(gòu)參數(shù)礦塊工程布置如圖1，礦塊沿礦體走向布置，礦塊長(zhǎng)度為40m，寬度為礦體厚度，中段高度40m，采場(chǎng)之間不留間柱，不留底柱。對(duì)于礦塊頂柱，當(dāng)?shù)V塊處于空?qǐng)龇ㄞD(zhuǎn)充填法過(guò)渡中段，留46m頂柱，在下部進(jìn)路全部回采完成后，和上分段的底柱一起回收，采用小分段窄間距分段崩落法回采；當(dāng)?shù)V塊處于充填法中段之下時(shí)，留46m頂柱，上部中段自下的第一、二分層回采時(shí)構(gòu)筑人工假底，頂柱在假頂保護(hù)下回采，所留頂柱分為兩個(gè)分層回采，采用上向

9、窄進(jìn)路充填法回采。中段上劃分分段，分段高度10m；分段上再劃分為分層，分層高度為34m；分層內(nèi)劃分為進(jìn)路，進(jìn)路寬度為34m，具體參數(shù)根據(jù)礦巖條件調(diào)整。由于礦體直接頂板極不穩(wěn)固，當(dāng)?shù)V體水平厚度15m時(shí)，為縮小單次揭露上盤圍巖面積，降低支護(hù)難度，提高回采安全性，垂直礦體走向布置進(jìn)路，進(jìn)路長(zhǎng)度為礦體厚度；當(dāng)?shù)V體水平厚度15m時(shí)，進(jìn)路沿走向布置。第1分段進(jìn)路沿走向布置，第24分段進(jìn)路垂直走向布置。圖1 采場(chǎng)工程布置Fig.1 Engineering Layout of Test Stope 2.2 采準(zhǔn)切割工程布置如圖1所示，主要工程有：斜坡道、分段平巷、分層聯(lián)絡(luò)道、溜礦井及聯(lián)絡(luò)道、充填回風(fēng)井及聯(lián)絡(luò)道

10、、分層切割巷。除分層切割巷外，其余工程均布置于礦體下盤，通過(guò)斜坡道聯(lián)絡(luò)分段巷道，再通過(guò)分層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入礦體。2.3 回采工藝中段和分段自下而上回采，分層內(nèi)進(jìn)路采用隔一采一的兩步驟回采方式。如圖2，根據(jù)礦體穩(wěn)固性、進(jìn)路斷面大小以及緩傾斜礦體特性采用不同的回采方式：（1）類巷道掘進(jìn)式回采工藝當(dāng)?shù)V體穩(wěn)固性較差時(shí)，進(jìn)路回采采用類巷道掘進(jìn)回采工藝，全斷面一次回采。鑿巖：采用淺孔落礦方式，鑿巖采用7655型鑿巖機(jī)，鉆鑿水平孔，炮孔深度2.2m，炮孔直徑40mm。進(jìn)路回采與巷道掘進(jìn)鑿巖方式類似，采用螺旋形掏槽，掏槽區(qū)布置兩個(gè)空眼，空眼超深200mm，掏槽眼間距100mm-250mm，輔助眼間距400-600m

11、m，周邊眼間距600-700mm，炮眼眼底要求落在同一深度的平面上。為了減少超采和頂板支護(hù)工作量，進(jìn)路頂板和兩側(cè)采用光面爆破。采用人工裝填乳化炸藥，拉槽區(qū)炮孔裝藥系數(shù)0.7-0.8，輔助眼裝藥系數(shù)0.6-0.7，周邊眼裝藥系數(shù)0.4-0.6。為了提高拉槽爆破質(zhì)量，在拉槽空眼底裝一條排渣藥，在拉槽眼爆破之后起爆。起爆采用數(shù)碼電子雷管，采用毫秒微差間隔，拉槽區(qū)先爆，輔助眼后爆，周邊眼最后爆破。（2）二步驟進(jìn)路分層交叉接頂壓頂回采工藝當(dāng)?shù)V體穩(wěn)固性較好時(shí)，為提高回采效率和降低采礦成本，分層二步驟進(jìn)路在即將轉(zhuǎn)層時(shí)，充填不接頂，二步驟進(jìn)路預(yù)留0.5m左右高的空區(qū)作為上一分層礦體爆破的自由面和補(bǔ)償空間。轉(zhuǎn)至

12、上一分層后，立即進(jìn)行下分層二步驟進(jìn)路對(duì)應(yīng)的上分層進(jìn)路回采，回采采用壓頂爆破方式，回采完成后，接頂充填。具體見(jiàn)長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司授權(quán)專利9（授權(quán)號(hào)：ZL201110244788.7）。（3）先期導(dǎo)硐后期擴(kuò)壓回采工藝當(dāng)進(jìn)路斷面大時(shí)，為了縮短最終頂板的暴露時(shí)間并降低爆破對(duì)頂板的損傷，先回采一個(gè)進(jìn)路全長(zhǎng)的小斷面進(jìn)路，斷面大小以巷道能自穩(wěn)，不支護(hù)為佳，然后再擴(kuò)幫壓頂至最終進(jìn)路斷面。先期導(dǎo)洞斷面2m2m-2.5m2.5m，終期斷面3m3m-4m4m。（4）進(jìn)路近上盤楔體礦回采工藝礦體傾角緩，為降低貧化率，下層進(jìn)路回采時(shí)，壓頂回采上層進(jìn)路靠上盤的尖角，以高度5m為限，壓頂高度2m，壓頂采取后退式回采

13、，步距24m，采取強(qiáng)采強(qiáng)出強(qiáng)充。圖2 回采工藝圖Fig.2 Diagram of Mining Technology2.4 采場(chǎng)通風(fēng)爆破作業(yè)后，先進(jìn)行通風(fēng)，并且等待時(shí)間30分鐘，在檢查確認(rèn)井下空氣質(zhì)量合格后，方準(zhǔn)作業(yè)人員進(jìn)入爆破作業(yè)地點(diǎn)。新鮮風(fēng)流通過(guò)分段平巷至分層聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入分層進(jìn)路，污風(fēng)通過(guò)充填回風(fēng)井從上分段的分段平巷返回至礦山回風(fēng)井。進(jìn)路回采屬于盲巷通風(fēng)，采用壓抽混合式通風(fēng)。2.5 采場(chǎng)頂板管理與支護(hù)排險(xiǎn)工進(jìn)入作業(yè)地點(diǎn)后，應(yīng)由外而內(nèi)進(jìn)行采場(chǎng)排險(xiǎn)；撬掉采場(chǎng)兩幫松石；大塊浮石如人工無(wú)法撬下，則采取爆破強(qiáng)制崩落。采場(chǎng)支護(hù)和頂板管理應(yīng)隨回采工作的推進(jìn)及時(shí)進(jìn)行，在采場(chǎng)回采的過(guò)程中，以噴漿和錨網(wǎng)支護(hù)為主

14、要支護(hù)方式，特殊地段輔以支柱、支架、錨網(wǎng)噴聯(lián)合等支護(hù)方式。2.6 采場(chǎng)出礦采用1m電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)搬礦石至溜礦井。2.7 進(jìn)路充填（1）充填體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)一期進(jìn)路充填體的單軸抗壓強(qiáng)度要求1.0MPa；二期進(jìn)路充填體的單軸抗壓強(qiáng)度要求0.6-0.8MPa（能凝固）；為滿足上分層作業(yè)要求，提高充填接頂率，保證接頂效果，充填接頂時(shí)采用高強(qiáng)度充填體，頂部高強(qiáng)度充填高度0.5m，進(jìn)路下層充填和接頂充填應(yīng)分次進(jìn)行，充填體的單軸抗壓強(qiáng)度要求1.5MPa。（2）充填管道架設(shè)進(jìn)路出礦結(jié)束、經(jīng)測(cè)量及驗(yàn)收合格后，架設(shè)充填用管道，DN125的PVC充填料漿輸送管1根，DN25的PVC排氣管1根（兼做接頂指示管），

15、DN25進(jìn)路充填料漿料位指示管1根，其中排氣管架設(shè)于進(jìn)路最高點(diǎn)，充填管架設(shè)于下部，保證排氣管高于充填管10cm，指示管位于進(jìn)路分層充填結(jié)束和接頂充填開(kāi)始位置高度。11（3）充填擋墻構(gòu)筑材料包括鋼管立柱和橫撐，10mm直徑圓鋼焊接的網(wǎng)度10cm10cm鋼筋網(wǎng)片與300g/m2土工布，16#鋼絲，雜木板及木楔。充填擋墻砌筑在采場(chǎng)進(jìn)路口，既要確保分層巷道的跨度不增加太大，又要確保擋墻的立柱固定在穩(wěn)固區(qū)域。位置確定后，先假設(shè)立柱和橫撐管架，間距500mm；然后將鋼筋網(wǎng)片固定于管架上，網(wǎng)片布滿整個(gè)擋墻斷面；最后鋪設(shè)土工布，采用木楔將土工布固定于進(jìn)路幫壁，以防充填料漿泌水軟化擋墻周邊巖石，導(dǎo)致充填料漿泄露

16、，土工布向進(jìn)路擋墻內(nèi)側(cè)鋪設(shè)的長(zhǎng)度要求1m。擋墻砌筑完畢后，附近采場(chǎng)爆破作業(yè)時(shí)應(yīng)做好防護(hù)工作，以避免爆破沖擊波破壞擋墻。（4）充填因進(jìn)路斷面相對(duì)較小，單進(jìn)路單次充填量較少，采用多條進(jìn)路交替充填的方式，延長(zhǎng)充填站單次作業(yè)時(shí)間。一次充填高度控制在1.01.5m，待充填體凝固后方可繼續(xù)充填，以防充填擋墻受力過(guò)大。進(jìn)路接頂部分充填獨(dú)立進(jìn)行，宜在充填開(kāi)始時(shí)或中間進(jìn)行，嚴(yán)禁在充填結(jié)束時(shí)進(jìn)行。3 工業(yè)試驗(yàn)效果在礦山2-4線礦塊進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)，礦塊礦量約20萬(wàn)t，地質(zhì)品位2.65g/t。進(jìn)路式充填采礦法能夠控制頂板暴露跨度和暴露時(shí)間，采取的二期進(jìn)路分層交叉接頂壓頂回采工藝和先期導(dǎo)硐后期擴(kuò)壓回采工藝，回采后采空區(qū)

17、如圖3所示，有效的降低了爆破對(duì)進(jìn)路頂部巖體的損傷，進(jìn)路最終頂板暴露時(shí)間大幅縮短，降低了支護(hù)難度，提高了進(jìn)路回采安全性。采用壓頂回采工藝，大幅提高了回采落礦效率，其中部分進(jìn)路還試驗(yàn)了一次全長(zhǎng)挑頂作業(yè)方式，效率較壓頂方式更高，但是進(jìn)路終期頂板穩(wěn)定性控制效果差，穩(wěn)固性差的礦體不宜采用。二步驟進(jìn)路回采時(shí)，周邊孔距離一步驟進(jìn)路充填體的孔距0.5m時(shí)，崩落礦石大塊少，充填體側(cè)幫規(guī)整，基本不片落（如圖4），控制了因充填體爆破損傷混入造成的礦石貧化。土工布鋼骨架式柔性透水擋墻（如圖5），構(gòu)筑效率3工班/座，能夠耐受一次3m高度充填料漿的壓力作用，但充填過(guò)程中，宜分段充填，并嚴(yán)密觀測(cè)擋墻的受力情況。在充填料漿終

18、凝后，擋墻構(gòu)筑材料可全部回收利用。根據(jù)已回采進(jìn)路統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：采掘比7.68m/kt、40.64m/kt，進(jìn)路生產(chǎn)能力105t/d，炸藥單耗0.30kg/t，雷管單耗0.27發(fā)/t，采礦貧化率4.3%，采礦損失率3.7%，提高出礦品位近1g/t，降低損失率30%以上。圖3 采空區(qū)Fig.3 Mining Goaf圖4 充填體側(cè)幫Fig.4 Side Wall of Backfill圖5 充填擋墻Fig.5 Backfill Retaining Wall4 結(jié)論礦山從空?qǐng)龇▋?yōu)化為上向進(jìn)路充填采礦法，通過(guò)工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，能夠適應(yīng)礦體形態(tài)多變和礦巖不穩(wěn)固等開(kāi)采技術(shù)條件。相比原淺孔留礦法和

19、底盤階梯式漏斗留礦法，上向進(jìn)路充填采礦法可大幅度降低礦石損失和貧化率，提高資源綜合利用率，有效延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，提高礦山綜合經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)1徐恒,王貽明,吳愛(ài)祥,李芳芳,高維鴻.緩傾斜破碎礦床上向進(jìn)路膏體充填采礦技術(shù)J.金屬礦山,2016(08):12-18.Xu Heng,Wang Yiming,Wu Aixiang,Li Fangfang,Gao Weihong.Upward Drift Paste Backfill Mining Technique in the Gently Inclined and Broken Ore DepositJ.METAL MINE,2016(08):1

20、2-18.2趙永峰,張雄天,馬紅福,田維.緩傾斜中厚礦體高效采礦方法研究J.金屬礦山,2016(06):19-23.Zhao Yongfeng,Zhang Xiongtian,Ma Hongfu,Tian Wei.Research of Efficient Mining Method in Slowly Inclined Medium Thick OrebodyJ.METAL MINE,2016(06):19-23.3楊瑩,吳愛(ài)祥,尹升華,劉超,徐恒.河流下緩傾斜薄至中厚礦體上向進(jìn)路充填采礦法J.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2016,36(03):1-4.Yang Ying,WU Aixiang,Yin

21、Shenghua,LIU Chao.UPward Drift Stoping with Backfill for the Gently Inclined Orebody with the Thickness from Thin to MediumJ.MIning R&D,2016,36(03):1-4.4羅佳,詹進(jìn),歐任澤,甯瑜琳,程超,劉冬春.香爐山鎢礦緩傾斜中厚礦體開(kāi)采新方案J.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2015,35(09):1-4.LUO Jia,ZHAN Jin,OU Renze,NING Yulin,CHENG Chao，LIU Dongchun.The New Mining Scheme

22、of Gently Dipping Medium-think Orebody in Xianglushan Tungsten OreJ.MIning R&D,2015,35(09):1-4.5丁明龍,宋衛(wèi)東,江國(guó)建,吳鋒,李江.上向水平進(jìn)路充填采礦法在大尹格莊金礦的試驗(yàn)研究J.有色金屬(礦山部分),2013,65(06):6-8.DING Minglong,SONG Weidong,JIANG Guojian,WU Feng,LI Jiang.Experimental Study of Upward Horizontal Drift Stoping and Backfilling Method

23、 in Dayingezhuang Gold MineJ.NONFERROUS METALS(Mining Section),2013,65(06):6-8.6徐飛,何治良,褚洪濤,劉曉亮.上向進(jìn)路充填法在“三下”礦體開(kāi)采中的應(yīng)用J.有色金屬(礦山部分),2013,65(05):24-27.XU Fei,HE Zhiliang,CHU Hongtao,LIU Xiaoliang.Application of Upward Drift Mining with Backfilling in Under-Three-Objects Ore Body MiningJ.NONFERROUS METALS(Mining Section),2013,65(05):24-27.7黃勝生.國(guó)內(nèi)外緩傾斜中厚礦體采礦方法現(xiàn)狀J.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2001(04):21-24.HUANG Shengsheng.The State-of-Arts of Mining Methods for Gently