甘肃加鑫矿业以地工区矿体开采*

易洋来 薛小蒙 黄土龙

(1.湖南辰州矿业股份有限责任公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；

3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

甘肃加鑫矿业以地工区矿体开采*

易洋来1薛小蒙2,3，4黄土龙2,3，4

(1.湖南辰州矿业股份有限责任公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；

3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

对甘肃加鑫矿业有限公司的开采现状、存在的问题进行了分析，结合公司扩大生产规模，提出将现有的浅孔留矿法改为上向倾斜分层废石充填采矿法，并对改进的采矿方法、回采顺序、结构参数、回采及充填工艺等进行了叙述。以期在确保回采安全的前提下，提高矿石的回收率，延长矿山的服务年限。

采矿方法 采空区处理 上向倾斜分层充填法

合理地选择采矿方法是确保矿山正常生产的关键[1]，为避免地表塌陷，保证回采作业的安全性，充填采矿法得到广泛的应用。

甘肃加鑫矿业有限公司地处甘肃省甘南州合作市，原是一个开采多年的私营矿山，矿山的生产能力为250 t/a，2009年被湖南辰州矿业股份有限公司收购后，扩产为年采矿石量15万t的中型矿山。矿山分成两个工区：以地工区以采矿为主，中段4个，分别为3 190，3 160，3 130，3 100 m中段；拉布寨卡工区以开拓探矿为主，现有3 050，3 000 m两个中段。

以地工区以浅孔留矿法和上向水平分层废石充填采矿法为主，采场出矿采用重力放矿和人工运搬，中段运输为1.5 t机车牵引翻转式矿车。由于矿脉及围岩不稳固，空场法回采的矿块出现了垮通地表的情况，导致大量废石流入采场，增大了矿石贫化率大，另外顶、底、间柱的留设，造成了大量的矿石损失。

以地工区矿脉厚4 m，倾角75°，走向长2 km，矿石不稳固，但围岩的稳固性比矿脉好。矿区海拔3 000 m 以上，降雨量小，植被生长困难，不允许地表塌陷。通过分析论证，认为只能选择充填采矿法[2]。充填采矿法有上向分层充填采矿法，下向分层充填采矿法，由于下向分层采矿方法成本较高，且井下温度过低，混凝土凝固时间长，出矿能力受到限制，所以选择上向分层充填采矿方法为宜，并将分层调整为倾斜分层。

1 上向倾斜分层充填采矿法

上向分层充填采矿法适用于价值较高、矿石上下盘岩石中等稳固或稳定性较差，矿石较稳固的急倾斜矿体[3-4]，是提高矿石回收率，降低矿石贫化率的有效途径[5]。

1.1 回采顺序

由于开拓工程尚未完成，因此各中段回采只能采用从上往下的方式，即从3 190～3 100 m中段,同一中段采用从两端向中部竖井后退式回采。

1.2 采矿方案

(1)矿块结构参数。矿块沿矿脉走向布置，矿块长45 m，宽度为矿体水平厚度，高度为中段高度，即30 m，不留顶、底柱，采用钢筋混凝土替换顶底柱。

(2)采切工程。在矿块下盘距矿体下边界6 m处掘进脉外运输平巷，在中段脉外运输平巷每间隔15 m垂直矿块掘进3条本中段出矿和下中段充填穿脉平巷，在每条穿脉上距矿体上盘3 m处掘进充填天井，贯通上中段穿脉，兼顾充填与通风，在穿脉内矿体上盘掘进沿脉平巷，作为回采自由面。采切工程量见表1。

表1 采切工程 m

巷道名称规格长度脉外沿脉2.2×2.345穿脉2.2×2.322.5×3充填天井1.8×1.630.5×3沿脉平巷2.2×2.345合计249

(3)凿岩爆破。以沿脉平巷为自由面进行回采，右侧扩刷1m，作为下部中段钢筋混凝土板假顶的托台。采用YT28钻机凿岩，孔径36mm，2#岩石硝铵炸药，导爆管雷管起爆。单次回采高度1m，出矿后立即充填，并进行下一次回采。

(4)出矿。主要采用人工出矿，由于回采作业面倾角约45°，故回采矿石会自动滚落到顺路天井一侧，人工将矿石耙进顺路溜井装入矿车，经出矿穿脉和脉外运输道运至竖井，提升入选厂原矿仓。也可采用2JPB-7.5小型电耙耙矿。

(5)充填。分为钢筋混凝土假底浇筑和采场内废石非胶结充填，在有钢筋混凝土假底浇筑段，必须先下放混凝土进行胶结，然后再充填废石。充填料从上中段运入，通过充填天井进入采场。

(6)回采。从沿脉平巷开始逐步形成倾斜回采面，为降低矿石贫化损失，采用竹胶板预制成两侧及下部均为挂接的单个部件，回采爆破前，将竹胶板铺设于斜面上，将爆破矿石与充填废石隔离开来，也使矿石自动滑向顺路天井。

(7)地压管理。回采过程中的顶板安全通过临时木支柱或煤矿用的液压支柱进行维护，实际操作中可进行试验确定，两帮则视情况进行锚杆和钢筋网加固。

(8)技术经济指标。见表2。

表2 技术经济指标

上向倾斜分层充填采矿法示意见图1。

2 充填系统建设

拟从井下掘进一套废石溜井通地表原堆浸渣边缘，溜井在各个中段设置放矿闸门两个，一个可向该中段矿车放堆浸渣，另一个向下一个中段溜井放堆浸渣，向下部中段的放矿闸门采用电动液压闸阀，集中控制，通过电话系统进行调度。

图1 上向倾斜分层充填采矿法

3 结 论

(1)本采矿方法可以解决空场采矿法矿石贫化率高、回收率低，克服了上向水平分层充填采矿法工人劳动强度大，出矿能力小的问题。利用堆渣充填，解决了地表环境的污染。

(2)用钢筋混凝土板替代原生矿柱，大大提高矿石回收率，获得利润为53.568 0万元，经济收益可观，同时也减少了资源浪费，延长了矿山的服务年限。

[1] 朱大鹏.分层充填采矿法的应用及优化[J].现代矿业,2012(8):8-13.

[2] 张亚东，蔡嗣经，徐泰松，等.罗河铁矿开采由崩落法改为充填法的效益分析[J].金属矿山，2013(1):11-14.

[3] 周 旭，阳雨平，王贻明，等.上向水平分层充填法的优化研究[J].矿业快报,2008(8):63-66.

[4] 杨庆雨，梅日新，郭树林，等.铲运机脉内转层出矿工艺在上向水平分层充填采矿中的应用[J].现代矿业,2011(11):65-67.

[5] 胡树军，蔡建华，黄寿元.上向水平分层充填采矿法在龙王江金矿的应用[J].现代矿业,2013(9):70-71.

*“十二五”国家科技支撑计划项目(编号：2011BAB07B01)。

2015-04-16)

易洋来(1982—)，男，副总经理，工程师，419607 湖南省怀化市沅陵县官庄镇。