戶瑞平 劉 勇 王永娜

（山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司）

山東黃金歸來莊礦業(yè)公司金礦位于山東省平邑縣城東南25 km。礦山原為露天開采，現(xiàn)已轉(zhuǎn)入井下開采，采用豎井與主斜坡道聯(lián)合開拓，-110 m以上現(xiàn)采用機(jī)械化上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法。

1 工程地質(zhì)概況

（1）礦體賦存要素及構(gòu)造特征。礦體賦存于I號(hào)斷裂帶內(nèi)，屬構(gòu)造破碎帶蝕變巖型金礦床。礦體走向近東西90°，傾向南，礦體以玢質(zhì)角礫巖為主，灰?guī)r型礦石較少。礦體下盤產(chǎn)狀：傾向195°～215°，傾角37°～65°；上盤產(chǎn)狀：傾向145°～220°，傾角60°～69°［1］。

（2）礦體圍巖及蝕變特征。礦體上盤圍巖為黑色條帶灰?guī)r巖，下盤為灰色灰?guī)r、灰黑色條帶灰?guī)r。

（3）礦巖的穩(wěn)固性。礦體和圍巖穩(wěn)固性為中等穩(wěn)固。

（4）礦體揭露情況。根據(jù)1中段35～25線穿脈揭露礦體，在31線至34線處礦體平均厚度為10 m，28線至25線處礦體平均厚度為8 m。

2 現(xiàn)有采礦方法介紹

根據(jù)工程地質(zhì)資料及礦山開采現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)采用機(jī)械化上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法（圖1）。

2.1 采準(zhǔn)工程布置

采場階段高度為40 m，階段設(shè)計(jì)3個(gè)分段布置采準(zhǔn)工程，分段運(yùn)輸巷沿脈布置于礦體下盤圍巖中，根據(jù)地質(zhì)勘探線每50 m左右布置采場斜坡道至礦體，礦體下盤圍巖中布置采場天井解決采場內(nèi)通風(fēng)、泄水問題，同時(shí)兼作安全出口［2-3］。各分段運(yùn)輸巷設(shè)計(jì)與主斜坡道貫通作為分段主巷運(yùn)輸行人通道。

2.2 回采工藝

采場沿礦體走向布置，采場寬度為礦體水平厚度，采場長度為50 m，中段高度為40 m，分段高度為12 m左右，分層高度為3 m，進(jìn)路寬度為3 m。進(jìn)路回采屬于掘進(jìn)式回采，炮孔布置與平巷掘進(jìn)布孔方式基本相同，鑿巖采用YT-28型鑿巖機(jī)，釬桿長1.8～2.2 m，釬頭為?38 mm的一字形釬頭。每個(gè)工作面的炮孔數(shù)為20～30個(gè)，孔深為1.8～2.2 m，炮孔直徑為38～42 mm［4］。

3 采礦工藝優(yōu)化方案

根據(jù)礦體揭露情況，考慮現(xiàn)有采準(zhǔn)工藝施工脈外運(yùn)輸巷需穿過約150 m的無礦帶，采準(zhǔn)工程量大，導(dǎo)致回采成本偏高，造成采準(zhǔn)工程浪費(fèi)。

結(jié)合1中段揭露礦體及現(xiàn)有工程布置情況，變更設(shè)計(jì)將1中段分東西2個(gè)礦塊進(jìn)行獨(dú)立回采，即31線至34線為西部礦塊，25線至28線為東部礦塊。本次優(yōu)化措施主要針對(duì)西部礦塊。

3.1 回采方案初步選擇

根據(jù)礦體地質(zhì)條件、現(xiàn)有開拓采準(zhǔn)工程以及技術(shù)條件等因素，初步選擇脈內(nèi)機(jī)械化上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法，并與現(xiàn)有采礦方法進(jìn)行對(duì)比研究，得到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

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從以上各種采礦方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析來看，上向水平分層充填采礦法的經(jīng)濟(jì)效益比較合理，但是鑒于該礦上盤圍巖比較破碎，采空區(qū)不宜長期空頂，故而不適采用。而機(jī)械化上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法采準(zhǔn)工程量較大、采礦成本較高，只有脈內(nèi)上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法比較適用。

3.2 脈內(nèi)上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法的應(yīng)用

3.2.1 采準(zhǔn)工程布置

該采礦中段高度為40 m，中段運(yùn)輸巷主巷布置在礦體下盤圍巖中。根據(jù)礦體賦存狀態(tài)及探礦需求，依據(jù)地質(zhì)勘探線間隔50 m布置探礦穿脈及天井工程。為提高礦塊整體回采效率，中段內(nèi)設(shè)計(jì)3個(gè)分段，分段高度12 m，每個(gè)分段分3～4層回采，分層高度依據(jù)礦體穩(wěn)固情況設(shè)計(jì)3～4 m。底部留有3～4 m高底柱，此部分礦石由下一中段的相應(yīng)采場兼采或獨(dú)立回采。各個(gè)分段由主斜坡道在相應(yīng)標(biāo)高施工采場斜坡道直達(dá)礦體，并垂直施工平巷穿透礦體。待平巷形成后沿礦體下盤左右施工下盤采準(zhǔn)巷道直至采場兩翼，形成采準(zhǔn)空間便可進(jìn)行回采作業(yè)。

3.2.2 回采工藝

在下盤采準(zhǔn)巷施工過程中，可在各個(gè)勘探線位置施工輔助采準(zhǔn)穿脈，將礦體重新劃分為獨(dú)立礦塊，以便于采礦進(jìn)路工程布置。

待采準(zhǔn)巷及穿脈完成后即可進(jìn)行礦石回采，回采過程中，進(jìn)路布置主要有沿脈和垂直礦體2種布置形式，當(dāng)?shù)V體厚度大于15 m即可垂直礦體進(jìn)行采礦，進(jìn)路規(guī)格為4.0 m×4.0 m或3.0 m×3.0 m。反之則需沿脈布置進(jìn)路，在沿脈采礦時(shí)首先進(jìn)行上盤進(jìn)路回采，規(guī)格為2.5 m×3.0 m或2.5 m×2.5 m，進(jìn)路長度一般以20～25 m為宜。回采完成后采用膠結(jié)尾砂進(jìn)行接頂充填。待膠結(jié)充填體強(qiáng)度達(dá)到要求后，即可后退式回采相鄰進(jìn)路，規(guī)格為4.0 m×4.0 m。

爆破采用YT-28型風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鑿水平炮孔，使用2號(hào)巖石乳化炸藥，人工裝藥、起爆器材為起爆器加非電導(dǎo)爆管，通過微差爆破落礦，采場內(nèi)采用局扇壓入式強(qiáng)制通風(fēng)。頂板支護(hù)采用管縫式錨桿、錨網(wǎng)或自制穿脈聯(lián)合支護(hù)。采場出礦采用1 m3鏟運(yùn)機(jī)或3 m3裝載機(jī)。

以該采礦方法在1～3分段西部采場應(yīng)用為例（圖2），主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

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3.3 尾砂膠結(jié)充填

進(jìn)路回采完成后即時(shí)充填，充填料主要是尾砂和膠凝材料。充填體的強(qiáng)度直接影響充填質(zhì)量和相鄰進(jìn)路礦石的回采，因此選擇合適的充填配比十分重要。通過優(yōu)化充填工藝與流程，試驗(yàn)對(duì)比得出了一系列數(shù)據(jù)（表3），對(duì)于指導(dǎo)施工具有重要作用。

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試驗(yàn)表明，濃度對(duì)強(qiáng)度的影響特別敏感，灰料比1∶8時(shí)，濃度73%下28 d強(qiáng)度為2.5 MPa，濃度69%時(shí)，則為1.66 MPa?；疑氨?∶8和1∶10，73%濃度時(shí)，試塊60 d強(qiáng)度接近3 MPa，強(qiáng)度較高［5］。因此，該公司及時(shí)優(yōu)化充填工藝，實(shí)現(xiàn)充填流程自動(dòng)化控制，確保充填質(zhì)量。

3.4 存在問題及解決方案

通過1～3分段西部采場試驗(yàn)基本取得了預(yù)期效果，但是在試驗(yàn)過程中也暴露出諸多問題。

（1）下盤采準(zhǔn)巷斷面較大，暴露時(shí)間較長，頂板維護(hù)困難，特別是下盤上三角礦石極易出現(xiàn)滑幫。在施工過程中自制穿帶進(jìn)行支護(hù)，取得了良好效果。

（2）工作面布置相互影響，回采效率波動(dòng)較大，施工過程需加強(qiáng)組織，盡量發(fā)揮最大回采效率。

為充分提高礦塊整體回采效率，待下盤采準(zhǔn)巷施工至采場兩翼時(shí)可根據(jù)礦巖穩(wěn)固及礦石品位情況適當(dāng)留取礦柱，后退式擴(kuò)幫，轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃品恐ɑ夭桑`活運(yùn)用，提高回采效率。

4 結(jié)語

歸來莊金礦目前已逐步完成露天轉(zhuǎn)井下采礦，根據(jù)礦石品位有逐步降低的現(xiàn)狀，如何在目前條件及確保安全前提下，實(shí)現(xiàn)降本增效，實(shí)現(xiàn)效益最大化是該公司面臨的最大挑戰(zhàn)。試驗(yàn)表明，脈內(nèi)機(jī)械化上向水平分層進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法極具推廣應(yīng)用價(jià)值。在今后應(yīng)用過程中將控制爆破和支護(hù)措施不斷優(yōu)化創(chuàng)新，會(huì)取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。