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江西某銅礦根據類似礦山開采技術條件及采礦方法，分析了上向水平進路充填法的適用性，并對各個采礦方法開展了對比。分析應用了上向水平進路充填法，主要技術指標礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產能力100t/d~120t/d、鑿巖臺效2.0m/工班、采切比5.2m/kt。摘要：江西某銅礦根據類似礦山開采技術條件及采礦方法，分析了上向水平進路充填法的適用性，并對各個采礦方法開展了對比。分析應用了上向水平進路充填法，主要技術指標礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產能力100t/d~120t/d、鑿巖臺效2.0m/工班、采切比5.2m/kt。能夠實現安全高效采礦。

關鍵詞：上向進路；充填采礦法；采場地壓；膠結充填；安全高效

1工程條件概況

江西某銅礦設計區域內含兩條礦脈，均呈不規則透鏡狀、囊狀，分布于79~89線之間。北2礦體平均厚度0.8m，金屬量13.44萬t；北3礦體走向長75m，北傾，傾角60°左右，平均厚度8m，金屬量2萬t，在83線附近北3礦體被一條結構面斷開，兩條礦體位置相差隔余米。根據賦存條件及主要礦脈的實際情況，主要選取1780m水平西巖北2、北3礦體(1-1號礦體支脈)作為主要研究區域，作為試驗采場進行回采。礦體的類型主要有層狀硫化物型礦脈、層狀矽卡巖型礦脈以及接觸交代矽卡巖型礦脈。

2礦體采礦方法初選

2.1采礦方法選擇基本要求采礦方法選擇應滿足下列基本要求：（1）安全高效：在保證采礦方法適用于礦體特征的前提下，安全性和采礦的高效性是采礦方法選擇的關鍵指標。（2）高回收率、低貧化率：要求回收率大于85%，貧化率小于15%。（3）經濟效益高：采礦成本的高低是關系采礦方法選擇的重要因素。

2.2類似礦山開采技術條件及采礦方法國內典型礦山的開采技術條件及所采用的采礦方法技術參數如下。2.2.1銅山銅礦傾斜礦體分段空場嗣后充填法采礦地質概況：礦體走向NNW，走向長度約為120m，傾向SW，傾角為45~80°，礦體厚度30m，硬度系數f=8-12。礦體頂板為單硫燧石黃鐵礦，穩定性較差；礦體底板為蝕變閃長巖，節理、裂隙均發育，穩定性差。采礦方法：分段空場嗣后充填法采礦。中段高度為40m，分段高度為13m，礦房寬度16m；每個礦房布置2.0m×2.0m的電耙巷道和2.0m×2.0m的人行天井以及2.0m×2.0m溜礦井，采用YGZ-90型鉆機施工中深孔進行落礦。礦塊先采礦柱后采礦房，礦柱采用膠結充填，充填體凝固7天后強度4.0MPa，礦房采用分級尾砂充填。

2.2.2和睦山鐵礦上向進路充填采礦法開采地質概況：和睦山鐵礦礦體傾角25°，厚度15m左右；頂板由灰巖和砂巖組成。采礦方法：采用上向進路充填采礦法。采準工程包括分段巷道、分層聯絡道、溜礦井和充填回風井等。段高9m、層高3m，進路規格為4.0m×4.0m，采用掘進式采礦，炮孔深度3m，炮孔直徑48mm。

2.2.3江西金山金礦緩傾斜中厚礦體上向水平分層充填采礦法開采地質概況：金山礦床最厚7.4m，最薄0.80m，平均厚度為4.2m，傾向北東，礦體傾角為20°~30°。采礦方法：礦體劃分為劃分為7個礦塊，長度約150m。礦體傾向水平長度約100m，每個礦塊寬度為20m。每個分段服務3個分層即分段巷道垂直高度為10.0m，抵抗線為0.6m~0.7m，眼距為1.4m~1.6m，眼深3.0m~3.5m，每層眼之間交叉布置；采場頂部采成拱形，采用預留空孔的光面爆破方法。

2.2.4采礦方案經濟技術指標采礦方案經濟技術指標如表1所示。

3試驗采場采礦方案設計

依據前文的研究分析，本次采場設計采用上向水平進路充填法進行回采，不留頂、底柱。由于礦量較少，為提高經濟效益，設計一、二層采用鏟運機出礦，三層及以上采用電耙出礦。

3.1采場結構參數確定回采過程中，一步進路回采時，巖體完整性較好，穩定性相對較高，二步進路回采過程中由于巖體完整性遭到破壞，穩定性較差，因此在進行方案選擇過程中需要對一步采進路、二步采進路回采極限跨度進行計算分析，以保證跨度均在安全合理范圍之內。應用Mathews穩定圖表方法進行進路臨界跨度計算。Mathews穩定圖表方法是一種相對簡單而基于實踐的巖石分類系統，該方法已由眾多的礦山實踐實例所證實，是一種實用的設計分析方法。（1）穩定數N。穩定數N代表巖體在給定應力條件下維持穩定的能力，穩定數N與其影響因素之間的關系可由式(1)表示。N=Q`·A·B·C式(1)式中：Q′為修正的Q值；A為巖石應力系數；B為節理方位系數；C為重力調整系數。根據礦山基本地質條件，礦體的質量等級Q′為0.8、巖石應力系數A取0.365、節理方位系數B取0.56、重力調整系數C取6.44。因此經過計算得穩定數N=1.053。（2）水力半徑HR。水力半徑R反映了采場的尺寸和形狀，水力半徑由以下公式確定：HR=面積/周長=xy/(2x+2y)式(2)式中：HR為開挖面容許水力半徑，m；x，y分別為采場的跨度與斜長，m。在文中y為采礦過程中一次崩落礦石的高度。當采場暴露面的長短跨度之比超過4∶1時，水力半徑系數基本保持不變，這時暴露面的穩定性僅受單向跨度尺寸控制。對于上向水平進路充填采礦法來說，其采場暴露面的長短跨度之比遠大于4∶1，采場的穩定性受其單向跨度控制，優化設計時僅需要考慮采場的單向跨度即可。依據有關研究，水力半徑與穩定數之間滿足式(3)關系，采場極限跨度w、采場長度L和水力半徑HR存在式(4)關系。綜合理論計算分析，在兼顧安全及高效的前提下進行采場結構參數計算，最終確定采場進路為3m×3m，即進路寬度3m、進路高度3m，回采過程中一步采進路寬3m，二步采進路寬3m。

3.2主要礦塊參數北2、北3礦體均沿走向設計兩個采場(7983采場、8389采場)。北2礦塊設計采場長均為40m，高20m，采幅1.2。不留頂底柱，電耙出礦；北3礦塊設計采場長均為40m，高20m。采場進路設計為3.0m×3.0m，進路沿走向布置。設計采場的布置如圖3所示。

3.3回采工藝

3.3.1采準工程布置采準工程主要包括充填通風井、人行通風井、探礦穿脈以及脈外出礦巷。其中充填通風井布置于83線下盤，人行通風井布置于81線下盤，延伸脈內巷與77線穿脈相通，作為下盤脈外出礦巷。聯絡道規格1.5m×1.8m，方位270°，坡度0°，長度工程量參數等見表3。

3.3.2回采工藝設計為兩個礦房(7983采場和8389采場)，同時進行采礦作業，控制一個礦房長度為40m。一分層8389采場自聯絡道向兩邊施工，回采過程先掘進2.0m×2.0m小斷面，到達端部后再進行擴幫，擴大為3.0m×3.0m，采后充填接頂；采聯兩端進行擋板設置，采聯5m范圍內進行混凝土充填；7983采場自端部聯絡道向礦體進行回采。一分層設置人工假底，確保下分段回采。自三分層聯絡道掘進脈內天井至二分層，進行二分層回采作業。二分層回采至一分層聯絡道頂部時，施工人工假底，確保一分層采聯安全性。北2礦體8389采場一分層從采場聯絡道自中部向兩端進行掘進，采場寬度為1.2m，開采高度3m，采后充填3m，充填接頂；7983采場自端部人行通風井掘進聯絡道進入礦體，進行回采作業。二分層在一分層充填體上作業，開采高度3m，采后立即充填，充填接頂，完成一個分段的作業。隨著分層回采，脈內順路進行溜井架設，采用3mm鋼板進行鋪設，設計溜井直徑為1.0m。

3.3.3泄水充填體脫水采用預埋快速脫水管方式脫水，充填水自快速脫水管流入充填通風井集體排出。3.3.4出礦采用電耙進行礦石出礦，電耙耙至溜井，溜至1780m中段，再由礦車運輸至地表。

3.3.5充填充填管路由1780m中段充填回風井輸送自采場。北2礦體回采后進行支護，7985采場充填管路由充填通風井送至北2回采進路，自北2進路送至采場。8591采場充填管路由充填通風井送至83線采聯，自采聯送至各采場。一步采進路底部采用1∶4膠結充填，充填厚度0.5m，中間部分采用1∶6~1∶10膠結充填，充填厚度1.5m，頂部0.5m采用1∶4膠結充填；二步采進路底部采用1∶10膠結充填，充填厚度0.5m，頂部0.5m采用1∶10膠結充填，中間部分采用廢石充填。充填完畢后確保充填接頂。

4結論

主要技術指標礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產能力100t/d~120t/d、鑿巖臺效2.0m/工班、采切比5.2m/kt。能夠實現安全高效采礦。

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作者:許愛輝 單位:江銅集團武山銅礦