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江西某銅礦根據(jù)類似礦山開采技術(shù)條件及采礦方法，分析了上向水平進(jìn)路充填法的適用性，并對各個采礦方法開展了對比。分析應(yīng)用了上向水平進(jìn)路充填法，主要技術(shù)指標(biāo)礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產(chǎn)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(jù)類似礦山開采技術(shù)條件及采礦方法，分析了上向水平進(jìn)路充填法的適用性，并對各個采礦方法開展了對比。分析應(yīng)用了上向水平進(jìn)路充填法，主要技術(shù)指標(biāo)礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產(chǎn)能力100t/d~120t/d、鑿巖臺效2.0m/工班、采切比5.2m/kt。能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效采礦。

關(guān)鍵詞：上向進(jìn)路；充填采礦法；采場地壓；膠結(jié)充填；安全高效

1工程條件概況

江西某銅礦設(shè)計區(qū)域內(nèi)含兩條礦脈，均呈不規(guī)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(jié)構(gòu)面斷開，兩條礦體位置相差隔余米。根據(jù)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(qū)域，作為試驗采場進(jìn)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(yīng)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(guān)鍵指標(biāo)。（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(jīng)濟(jì)效益高：采礦成本的高低是關(guān)系采礦方法選擇的重要因素。

2.2類似礦山開采技術(shù)條件及采礦方法國內(nèi)典型礦山的開采技術(shù)條件及所采用的采礦方法技術(shù)參數(shù)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(zhì)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(shù)f=8-12。礦體頂板為單硫燧石黃鐵礦，穩(wěn)定性較差；礦體底板為蝕變閃長巖，節(jié)理、裂隙均發(fā)育，穩(wěn)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(jìn)行落礦。礦塊先采礦柱后采礦房，礦柱采用膠結(jié)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(jìn)路充填采礦法開采地質(zhì)概況：和睦山鐵礦礦體傾角25°，厚度15m左右；頂板由灰?guī)r和砂巖組成。采礦方法：采用上向進(jìn)路充填采礦法。采準(zhǔn)工程包括分段巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、溜礦井和充填回風(fēng)井等。段高9m、層高3m，進(jìn)路規(guī)格為4.0m×4.0m，采用掘進(jìn)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(zhì)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(wù)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(yù)留空孔的光面爆破方法。

2.2.4采礦方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)采礦方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

3試驗采場采礦方案設(shè)計

依據(jù)前文的研究分析，本次采場設(shè)計采用上向水平進(jìn)路充填法進(jìn)行回采，不留頂、底柱。由于礦量較少，為提高經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)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(jié)構(gòu)參數(shù)確定回采過程中，一步進(jìn)路回采時，巖體完整性較好，穩(wěn)定性相對較高，二步進(jìn)路回采過程中由于巖體完整性遭到破壞，穩(wěn)定性較差，因此在進(jìn)行方案選擇過程中需要對一步采進(jìn)路、二步采進(jìn)路回采極限跨度進(jìn)行計算分析，以保證跨度均在安全合理范圍之內(nèi)。應(yīng)用Mathews穩(wěn)定圖表方法進(jìn)行進(jìn)路臨界跨度計算。Mathews穩(wěn)定圖表方法是一種相對簡單而基于實踐的巖石分類系統(tǒng)，該方法已由眾多的礦山實踐實例所證實，是一種實用的設(shè)計分析方法。（1）穩(wěn)定數(shù)N。穩(wěn)定數(shù)N代表巖體在給定應(yīng)力條件下維持穩(wěn)定的能力，穩(wěn)定數(shù)N與其影響因素之間的關(guān)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(yīng)力系數(shù)；B為節(jié)理方位系數(shù)；C為重力調(diào)整系數(shù)。根據(jù)礦山基本地質(zhì)條件，礦體的質(zhì)量等級Q′為0.8、巖石應(yīng)力系數(shù)A取0.365、節(jié)理方位系數(shù)B取0.56、重力調(diào)整系數(shù)C取6.44。因此經(jīng)過計算得穩(wěn)定數(shù)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(dāng)采場暴露面的長短跨度之比超過4∶1時，水力半徑系數(shù)基本保持不變，這時暴露面的穩(wěn)定性僅受單向跨度尺寸控制。對于上向水平進(jìn)路充填采礦法來說，其采場暴露面的長短跨度之比遠(yuǎn)大于4∶1，采場的穩(wěn)定性受其單向跨度控制，優(yōu)化設(shè)計時僅需要考慮采場的單向跨度即可。依據(jù)有關(guān)研究，水力半徑與穩(wěn)定數(shù)之間滿足式(3)關(guān)系，采場極限跨度w、采場長度L和水力半徑HR存在式(4)關(guān)系。綜合理論計算分析，在兼顧安全及高效的前提下進(jìn)行采場結(jié)構(gòu)參數(shù)計算，最終確定采場進(jìn)路為3m×3m，即進(jìn)路寬度3m、進(jìn)路高度3m，回采過程中一步采進(jìn)路寬3m，二步采進(jìn)路寬3m。

3.2主要礦塊參數(shù)北2、北3礦體均沿走向設(shè)計兩個采場(7983采場、8389采場)。北2礦塊設(shè)計采場長均為40m，高20m，采幅1.2。不留頂?shù)字姲页龅V；北3礦塊設(shè)計采場長均為40m，高20m。采場進(jìn)路設(shè)計為3.0m×3.0m，進(jìn)路沿走向布置。設(shè)計采場的布置如圖3所示。

3.3回采工藝

3.3.1采準(zhǔn)工程布置采準(zhǔn)工程主要包括充填通風(fēng)井、人行通風(fēng)井、探礦穿脈以及脈外出礦巷。其中充填通風(fēng)井布置于83線下盤，人行通風(fēng)井布置于81線下盤，延伸脈內(nèi)巷與77線穿脈相通，作為下盤脈外出礦巷。聯(lián)絡(luò)道規(guī)格1.5m×1.8m，方位270°，坡度0°，長度工程量參數(shù)等見表3。

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

3.3.3泄水充填體脫水采用預(yù)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(fēng)井集體排出。3.3.4出礦采用電耙進(jìn)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(fēng)井輸送自采場。北2礦體回采后進(jìn)行支護(hù)，7985采場充填管路由充填通風(fēng)井送至北2回采進(jìn)路，自北2進(jìn)路送至采場。8591采場充填管路由充填通風(fēng)井送至83線采聯(lián)，自采聯(lián)送至各采場。一步采進(jìn)路底部采用1∶4膠結(jié)充填，充填厚度0.5m，中間部分采用1∶6~1∶10膠結(jié)充填，充填厚度1.5m，頂部0.5m采用1∶4膠結(jié)充填；二步采進(jìn)路底部采用1∶10膠結(jié)充填，充填厚度0.5m，頂部0.5m采用1∶10膠結(jié)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(jié)論

主要技術(shù)指標(biāo)礦塊損失率3%~5%、貧化率8%~10%、生產(chǎn)能力100t/d~120t/d、鑿巖臺效2.0m/工班、采切比5.2m/kt。能夠?qū)崿F(xiàn)安全高效采礦。

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作者:許愛輝 單位:江銅集團(tuán)武山銅礦