郭子源

(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116622)

0 引言

對于傾斜至急傾斜薄至中厚礦體的回采，常用的采礦方法有機械化上向水平分層充填采礦法、留礦法和傳統(tǒng)上向水平充填采礦法。機械化上向水平分層充填采礦法是目前常用的一種高效、回采工藝簡單、作業(yè)安全性好的采礦方法，但該方法為實現(xiàn)機械化作業(yè)，需每3～4個分層掘進一條脈外分段平巷及脈外分層聯(lián)絡斜巷，且脈外分層聯(lián)絡斜巷施工復雜，施工周期長，導致采準工程量大、采切比高、成本高等問題[1]。

不適合采用機械化盤區(qū)上向水平分層充填采礦法的礦體，多數(shù)礦山采用留礦法或傳統(tǒng)上向水平充填采礦法。這兩種方法均需留礦柱和底部結(jié)構(gòu)，留礦量較大，導致回收率降低；且底部結(jié)構(gòu)多為漏斗、塹溝結(jié)構(gòu)，施工工藝復雜，勞動強度大，施工周期長，導致回采效率降低；由于大型鑿巖出礦機械不能進入采場，采場內(nèi)鑿巖多采用YT-27或7655等淺眼鑿巖機，出礦多采用電耙子，鑿巖、出礦效率低。綜上所述，該兩種采礦方法回采工藝復雜，勞動強度大，勞動組織復雜，采場生產(chǎn)能力小，回收率低，回采效率低。針對以上問題，提出了脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法。

1 適用的礦體條件

脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法主要適用于礦體厚度為薄至中厚，礦體傾角為傾斜至急傾斜，且由于圍巖條件較差無法采用分段空場或階段空場法進行回采的礦體。對于多層礦體，由于該方法不需掘進脈外分層聯(lián)絡巷，只在脈內(nèi)形成沿礦體走向的斜坡道，因此對不同形態(tài)的礦體的回采具有更強的適應能力。本文采用礦體厚度為10 m，傾角為80°的賦存條件對采礦方案進行闡述與研究[2]。

2 采礦方法及工藝

2.1 采場布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)

將礦體沿走向劃分為間隔布置的礦房、礦柱，2個房柱采場構(gòu)成一個盤區(qū)。根據(jù)不同礦體開采技術(shù)條件，確定不同的采場結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般分段高15～40 m，分層高3～4 m，礦房長120～280 m，礦柱長3～5 m，頂柱高3～5 m。

2.2 采準切割

采用脈外無軌采準系統(tǒng)，由脈外分段平巷、出礦橫巷、通風人行充填天井、溜井聯(lián)絡巷和礦石溜井構(gòu)成；主要采準順序為在脈外沿礦體走向掘進脈外分段平巷，垂直礦體走向掘進出礦橫巷，連通脈外分段平巷與礦體，在礦柱內(nèi)掘進通風人行充填天井，連通上下分段。

采準工作完成后，即進行切割拉底工作，拉底層高度為4.5 m。首先在脈內(nèi)沿礦體走向掘進拉底巷道，拉底巷道尺寸為4 m×4.5 m，長度為礦房長度。拉底巷道掘進完成后，將兩側(cè)刷大至礦體厚度，即形成了拉底層，至此采場的采準切割工作完成。

2.3 回采工藝

2.3.1 回采順序及步驟

階段內(nèi)房柱回采順序是先采礦房，礦柱不回采，階段間可采用上行式開采和下行式開采，若采用上行式開采可不留頂?shù)字?，若采用下行式開采，需留設(shè)頂?shù)字?，頂?shù)字陔A段礦房回采結(jié)束后，在人工假頂?shù)谋Ｗo下進行回采[3]。

礦房回采時分兩步驟回采：

第一步驟自下而上分層回采。首先進行拉底層回采，拉低層高度4.5 m，其余分層高度3 m；拉底層回采結(jié)束后進行充填，先用鋼筋混凝土形成0.5 m厚人工假底，然后用廢石充填，充填高度2.0 m，膠結(jié)充填高度0.5 m，充填過程中自距礦房邊界10 m處；沿礦房走向按15%坡度形成脈內(nèi)斜坡道至第二分層回采高度，并進行第二分層回采；第二分層回采工藝過程同第一分層，回采結(jié)束進行充填，廢石充填高度2.5 m，結(jié)充填高度0.5 m。同樣按15%坡度形成脈內(nèi)斜坡道至第三分層高度，并與第一分層形成的斜坡道連結(jié)。依次類推，直至回采至最后一分層，形成貫穿礦房走向方向的脈內(nèi)斜坡道。

第二步驟同樣自下而上分層回采，以第一步驟形成的脈內(nèi)斜坡道為通風、出礦巷道，逐層回采剩余礦體至礦房回采結(jié)束，回采工藝同一步驟回采；兩步驟回采示意如圖1所示。

(a)第一步驟回采

(b)第二步驟回采

2.3.2 鑿巖爆破

采準切割及回采的鑿巖工作采用淺眼鑿巖機或鑿巖臺車鉆鑿上向炮孔，炮孔深度1.8～2.0 m，炮孔直徑34～42 mm，炮孔間距1.0 m，炮孔排距1.0 m，最小抵抗線1.0 m。采用人工裝卷裝乳化銨油炸藥，每孔內(nèi)用1枝毫秒延期雷管，采用導爆管、導爆索連結(jié)形成非電復式起爆網(wǎng)絡，同排同段，排間毫秒微差爆破。

2.3.3 采場通風

采場通風主要是利用本階段運輸平巷的新鮮風流，通過脈外分段沿脈巷道、出礦橫向、到達回采工作面。沖刷工作邊后，污濁風流通過通風人行通風天井回到上分段脈外分段平巷，最終通過回風天井排至地表。對于個別不宜通風的工作面也可采用局扇抽出式通風[4]。一次爆破后通風60 min左右，以排出粉塵及有毒有害氣體。

2.3.4 出礦

采場出礦采用鏟運機出礦，第一步驟回采時，鏟運機鏟裝礦石后，通過脈內(nèi)斜坡道，經(jīng)本段出礦橫巷、脈外分段平巷卸入采區(qū)礦石溜井[5]。第一步驟回采結(jié)束后，由于通往本階段出礦橫巷的脈內(nèi)斜坡道已經(jīng)被充填，因此，鏟運機鏟裝礦石后，通過脈內(nèi)斜坡道，經(jīng)上分段出礦橫巷、上分段脈外分段平巷卸入礦石溜井。脈內(nèi)斜坡道的坡度應根據(jù)鏟運機的爬坡能力確定，其坡度應盡量發(fā)揮鏟運機的效率。

2.3.5 充填

拉底層充填：先用鋼筋混凝土形成0.5 m厚人工假底，然后用廢石充填，充填高度2.0 m，再用1∶4～1∶6水泥尾砂充填，充填高度0.5 m[6]。充填過程中自距礦房邊界10 m處，沿礦房走向按15 %坡度形成脈內(nèi)斜坡道至第二分層回采高度。

第二分層回采工藝過程同第一分層，回采結(jié)束進行充填過程中，廢石充填高度2.5 m，1∶4～1∶6水泥尾砂充填高度0.5 m。同樣按15%坡度形成脈內(nèi)斜坡道至第三分層高度，并與第一分層形成的斜坡道連結(jié)。依次類推，直至回采至最后一分層，形成貫穿礦房走向方向的脈內(nèi)斜坡道。

具體采礦方案如圖2所示。

(a)第一步驟回采 (b)第二步驟回采

3 技術(shù)經(jīng)濟分析

機械化上向分層充填采礦法、傳統(tǒng)上向分層充填采礦法、留礦法及脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法主要技術(shù)經(jīng)濟指標如表1所示。

表1 各采礦方法回采主要技術(shù)經(jīng)濟指標

由表1可知，脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法與機械化上向分層充填采礦法在采場結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的情況下，采場生產(chǎn)能力都為300 t/d，但其采切比與采準帶巖率卻遠小于機械化上向分層充填采礦法。相同礦體賦存條件及結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下，其生產(chǎn)能力大于傳統(tǒng)上向分層充填采礦法和留礦法，采切比也遠小于上述兩種方法。

4 結(jié)語

1)脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法針對薄至中厚型金屬礦床，通過實現(xiàn)人員在采礦設(shè)備內(nèi)作業(yè)，避免人員直接暴露在空場內(nèi)，大幅度提高了作業(yè)安全性，從而有效地保證了礦體開采安全。

2)脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法不設(shè)置脈外聯(lián)絡斜巷，減少了脈外分段平巷的設(shè)置，通過形成脈內(nèi)斜坡道的方式實現(xiàn)采礦機械轉(zhuǎn)層的問題，減少了采準工程量，減小了采切比。

3)脈內(nèi)斜坡道上向分層充填采礦法對于礦體較薄而需使用留礦法和傳統(tǒng)的上向分層充填法回采的礦山，省去復雜的底部結(jié)構(gòu)，鏟運機在采場內(nèi)可自由轉(zhuǎn)層，出礦靈活、勞動強度低、出礦效率高。

4)礦房頂柱在上部鋼筋混凝土假頂?shù)谋Ｗo下，待整個礦塊回采結(jié)束后，采用進路法進行回收，資源回收率較高。