孫瑞明，李冬雪

(中核北方鈾業(yè)有限公司，遼寧 葫蘆島市 125000)

國內(nèi)外緩傾斜厚礦體可空場法、崩落法和充填法進(jìn)行開采，各有優(yōu)缺點(diǎn)。某金屬礦山為露天?地下聯(lián)合開采，崩落法崩落圍巖會嚴(yán)重影響露天采礦，對地表環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，故不宜采用崩落法。適用于該礦山的空場法有房柱法和分段空場法，若采用這2 種采礦方法進(jìn)行回采，會留下大量的空區(qū)，如果不及時處理采空區(qū)，存在很大的冒落垮塌風(fēng)險，嚴(yán)重影響地采和露采的安全生產(chǎn)。為及時處理采空區(qū)，防止空區(qū)冒落塌陷，可以采用嗣后充填的方式來處理空場法回采留下的大量采空區(qū)。因此，采用空場法+嗣后充填的方法進(jìn)行分析研究。

1 采礦方法方案

根據(jù)該礦山礦體賦存情況以及礦山工程實(shí)際情況，提出了3 種技術(shù)上可行的采礦方案：垂直走向分段空場采礦方法；沿走向分段空場采礦方法；盤區(qū)上向分層充填采礦方法。

1.1 方案一：垂直走向分段空場采礦方法

1.1.1 礦塊布置及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

垂直礦體走向方向布置采場，盤區(qū)寬度90 m，每個盤區(qū)分為6 個采場，由3 個一步驟采場和3 個二步驟采場組成，采場寬均為15 m，采場長為礦體厚度。沿礦體走向布置，隔一采一，待一步驟回采完后進(jìn)行嗣后膠結(jié)充填，待兩側(cè)一步驟采場充填完，并養(yǎng)護(hù)充填體一段時間后（30～90 d），進(jìn)入二步驟采場采準(zhǔn)切割和回采，待二步驟采場回采完成進(jìn)行嗣后充填。每步驟回采時，采用分段中深孔鑿巖落礦，階段高度50 m，階段之間布置兩個分段，一分段為出礦分段高13 m，二分段高20 m，各分段崩下礦石主要集中于一分段塹溝底部結(jié)構(gòu)出礦，部分礦石在各分段端部出礦。該采礦方案見圖1。

圖1 垂直走向分段空場采礦方法

1.1.2 采準(zhǔn)切割工程

采用脈外階段運(yùn)輸巷道（3.5 m×3.0 m）和垂直礦體的穿脈出礦巷道（3.5 m×3.0 m）構(gòu)成礦塊的聯(lián)合采準(zhǔn)方式。脈外階段運(yùn)輸巷布置在礦體下盤，并且沿走向布置，每隔30 m 布置1 條穿脈。每個盤區(qū)于礦體下盤掘出礦溜井。相鄰的第一步驟和第二步驟采場共1 條出礦穿脈。各個分段施工鑿巖巷道分段掘進(jìn)出礦巷道和裝礦進(jìn)路，裝礦進(jìn)路間距10 m，與出礦巷道交角60°。

采用YGZ?90 型鑿巖鉆機(jī)在切割平巷內(nèi)向上打平行中深孔，采用分段爆破的形式，以切割天井為自由面和爆破指向形成切割槽。采場最上分段掘1條充填小井連接上部上中段平巷。根據(jù)巖體穩(wěn)固情況，采切井巷工程一般不用支護(hù)，局部不穩(wěn)固地段可用錨桿支護(hù)、錨桿金屬網(wǎng)支護(hù)或噴錨網(wǎng)支護(hù)。

1.1.3 回采工藝

采用YGZ?90 型鑿巖鉆機(jī)在各分段鑿巖巷打上向扇形中深孔，排距1.2 m，孔底距2～2.5 m，孔徑Φ80 mm，炮孔鑿?fù)旰螅诳變?nèi)裝填2#巖石炸藥，向切割槽依次分段爆破崩礦。采用交替式崩礦形式，上分段超前下分段，形成正臺階。每排炮孔之間用普通毫秒導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行分段微差爆破。

崩下礦石在一分段水平用鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)通過運(yùn)輸巷道、出礦巷道、進(jìn)入裝礦進(jìn)路鏟礦后，將礦石倒入出礦溜井。部分礦石在各個分段的端部出礦，下溜至下一中段后集中裝運(yùn)。

1.1.4 采場通風(fēng)

新鮮風(fēng)路線為：各中段→斜坡道或?qū)Ｓ猛L(fēng)井→各分段→鑿巖巷→聯(lián)絡(luò)巷→作業(yè)面；污風(fēng)路線為：工作面→采空區(qū)→上階段充填井或充填平巷→上階段回風(fēng)平巷。大長度采場必要時可用局部通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)。

1.1.5 充填

采用分級尾砂嗣后膠結(jié)充填。充填前，先在出礦聯(lián)絡(luò)道、分段鑿巖巷出入口等各采空區(qū)通道布置充填隔墻，在隔墻外布置1 條脫水管。通道口用封閉墻進(jìn)行封閉，封閉墻可采用混凝土墻、磚墻或木板墻，封閉墻必須具有較好的濾水功能。

從上中段布置充填管道，采用分層充填的方式，一次充填高度2～3 m，待下一分層養(yǎng)護(hù)一段時間后進(jìn)行上一分層充填作業(yè)，交替充填，直至采場充填完畢。

一步驟充填灰砂比一般為1:8～1:10，二步驟充填底部10 m，灰砂比為1:8～1:10，10 m 高度以上部分可采用分級尾砂非膠結(jié)充填或部分廢石充填。

1.2 方案二：沿走向分段空場采礦方法

1.2.1 礦塊布置及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場沿走向布置，采場寬度為礦體厚度，盤區(qū)寬度為90 m，中段高度為50 m；沿礦體走向方向?qū)⒉蓤鰟澐譃?～3 個采區(qū)，每個采區(qū)的長度為30～45 m。另外，采場在中段高度上共分為4 個分段，自下而上分段標(biāo)高依次為一分段、二分段、三分段和四分段，本方案增設(shè)二分段和四分段2 個分段鑿巖水平。該采礦方案見圖2。

圖2 沿走向分段空場采礦方法

1.2.2 采準(zhǔn)切割工程

首先在礦體下盤掘進(jìn)斜坡道連接各個分段水平，目前，一分段水平和三分段水平已形成下盤脈外沿脈運(yùn)輸巷和出礦系統(tǒng)。二分段和四分段只有分段鑿巖巷道，該兩個分段落礦礦石通過斗頸下溜至一分段水平和三分段水平，并在一分段水平和三分段水平掘斗穿至斗頸，鏟運(yùn)機(jī)通過斗穿鏟斗頸中礦石出礦。

在上一分段水平沿礦體走向掘進(jìn)脈內(nèi)沿脈平巷，用作充填和通風(fēng)等。在一分段水平和二分段水平掘切割平巷和切割天井，一分段水平切割槽貫通至二分段水平，一分段水平切割槽貫通至上一分段水平，其他分段不再設(shè)切割天井和切割平巷。

1.2.3 回采工藝

采用YGZ?90 型鑿巖鉆機(jī)在各分段鑿巖巷打上向扇形中深孔，排距1.2 m，孔底距2～2.5 m，孔徑Φ80 mm。炮孔鑿?fù)旰?，向炮孔?nèi)裝填2#巖石炸藥，向切割槽依次分段爆破崩礦。采用交替式崩礦形式，上分段超前下分段，形成正臺階；崩下礦石在一分段和二分段兩個水平采用鏟運(yùn)機(jī)出礦，鏟運(yùn)機(jī)通過裝礦巷道、下盤沿脈巷后，將礦石倒入溜井。

1.2.4 采場通風(fēng)

新鮮風(fēng)路線為：各中段→斜坡道或?qū)Ｓ猛L(fēng)井→各分段→鑿巖巷→聯(lián)絡(luò)巷→作業(yè)面；污風(fēng)路線為：工作面→采空區(qū)→上階段充填井或充填平巷→上階段回風(fēng)平巷。大長度采場必要時可用局部通風(fēng)機(jī)加強(qiáng)通風(fēng)。

1.2.5 充填

采用分級尾砂嗣后膠結(jié)充填，充填前，在出礦聯(lián)絡(luò)道、分段鑿巖巷出入口等各采空區(qū)通道布置充填隔墻，并在隔墻外布置一條脫水管。通道口用封閉墻進(jìn)行封閉，封閉墻可采用混凝土墻、磚墻或木板墻，封閉墻必須具有較好的濾水功能。采取分次充填，應(yīng)盡可能做到充填接頂。

1.3 方案三：盤區(qū)上向分層充填采礦方法

1.3.1 礦塊布置及采場結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場布置沿走向布置，中段高度為50 m，盤區(qū)寬度為90 m，采場寬度為礦體厚度；因礦山已經(jīng)在一分段和二分段形成開拓系統(tǒng)工程和采切工程。本方案以一分段和二分段為基礎(chǔ)進(jìn)行采場布置。該采礦方案見圖3。

圖3 盤區(qū)上向分層充填采礦方法

1.3.2 采準(zhǔn)切割工程

首先從一分段和二分段沿脈巷道向采場的兩翼分別掘采場聯(lián)絡(luò)道至采場，沿礦體走向布置采場；在一分段采場內(nèi)掘通風(fēng)充填井與二分段聯(lián)絡(luò)巷道連接，再從二分段采場內(nèi)掘通風(fēng)充填井與上一分段穿脈巷道貫通。

拉底布置在一分段礦體內(nèi)，首先從采場一側(cè)的聯(lián)絡(luò)道掘進(jìn)拉底巷道，然后與另一側(cè)的聯(lián)絡(luò)道貫通，在拉底平巷和聯(lián)絡(luò)道內(nèi)擴(kuò)幫拉底至采場邊界，拉底高度為3.5 m。拉底巷道施工完成后，在底部澆灌0.5 m 厚鋼筋混凝土，作為假底，以便下部礦石回采。

1.3.3 回采工藝

從拉底層開始向上分層回采、分層充填，采場內(nèi)分兩翼成階梯式上升，在礦巖條件允許時可兩翼平行上升。用鑿巖臺車鑿淺眼落礦：

（1）在保持空間高度約3 m 時（根據(jù)鑿巖臺車要求的高度），向上鑿上向平行淺眼落礦，后退式回采，回采高度2.5～3.0 m，出礦后最大空頂高度5.5～6.0 m，充填高度2.5～3.0 m，充填后空頂高度3.0 m，充填完后采上一分層，依次循環(huán)；

（2）充填后的空頂高度1.5 m，從聯(lián)絡(luò)道開始鑿水平淺眼落礦，前進(jìn)式回采，回采高度4～4.5 m，出礦后的最大空頂高度5.5～6.0 m，分層充填高度4～4.5 m，留1.5 m 不接頂；

（3）鑿巖炮孔可以矩形或梅花形布置，炮孔排與排之間、孔與孔之間采用分段爆破。

崩下礦石用鏟運(yùn)機(jī)出礦，出礦前進(jìn)行頂板處理，對礦堆灑水降塵。

1.3.4 采場通風(fēng)

采場通風(fēng)風(fēng)流：階段運(yùn)輸巷→斜坡道→分段沿脈平巷→聯(lián)絡(luò)道→采場→通風(fēng)充填井→上階段運(yùn)輸巷；在獨(dú)頭掘進(jìn)或局部通風(fēng)不暢時，采用局部通風(fēng)機(jī)+風(fēng)筒的局部通風(fēng)。

1.3.5 充填

每分層回采完成后進(jìn)行分層充填，充填前將進(jìn)入采場的聯(lián)絡(luò)道挑頂至相應(yīng)的充填高度，聯(lián)絡(luò)道挑頂時多余的廢石用鏟運(yùn)機(jī)推入采場內(nèi)作為充填料；加高濾水井，設(shè)置濾水擋墻等，充填前的裝備工作完成后從上部充填井引入充填管進(jìn)行分級尾砂充填，每分層充填的下部采用非膠結(jié)充填，最上部0.5 m 進(jìn)行澆面充填，即澆面用分級尾砂膠結(jié)充填，灰砂比1:6。

2 采礦方案比較

對上述3 個采礦方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析，見表1 和表2。

表1 各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較

表2 各方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

3 結(jié)論

（1）該礦山為露天?地下聯(lián)合開采，地下開采必須兼顧露天開采的安全性，故地下開采必須采用比較安全的充填采礦法。因此，提出了3 種采礦方案。綜合對比分析了3 種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，得出3 個方案的優(yōu)劣順序?yàn)椋悍桨付ㄑ刈呦蚍侄慰請霾傻V方法）＞方案一（垂直走向分段空場采礦方法）＞方案三（盤區(qū)上向分層充填采礦方法）。

（2）方案二為礦山首選方案，但在某些特殊條件下，方案一比方案二更有優(yōu)勢，故方案一為備選采礦方案，實(shí)際使用中應(yīng)結(jié)合礦巖及現(xiàn)場具體情況靈活選擇。

（3）采場的底部結(jié)構(gòu)很大程度上影響著采礦效率、勞動生產(chǎn)率、采準(zhǔn)工程量、貧化損失率以及出礦生產(chǎn)安全等，需要結(jié)合礦體的賦存條件對底部結(jié)構(gòu)的布置方式進(jìn)一步優(yōu)化。

（4）空場法嗣后充填必須保證充填體強(qiáng)度和接頂率，以確保下一步回采作業(yè)安全。