基于金矿干式充填法工艺技术的研究

摘要:干式充填采矿法主要适用于矿石稳面、围岩不稳固的颇斜矿床的开采，是目前金矿采矿中应用较为广泛的一种方法。本文结合金矿开采实例，介绍了干式充填采矿法的应用，并对干式充填采矿法工艺技术进行了研究，提出了该工艺技术的优化改进建议，进一步提高了干式充填采矿法的应用效益。

关键词:金矿；干式充填；工艺技术；连续回采；联合回采

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

干式充填采矿法是充填采矿法中最早的一种形式,主要用于矿石稳面、围岩不稳固的颇斜矿床的开采。这种采矿方法的优点是:采掘工程量少,适应矿体形态变化能力强,采矿损失率、矿石贫化率低,可有效维护围岩与减缓地压发生,对极薄矿体和缓倾斜矿体可进行选别回采,对高硫矿体回采可防止内因火灾发生，因此在金矿中得到广泛的应用。本文就对金矿干式填充法工艺技术进行研究。

1 应用实例

1.1 矿山开发简介

某金矿矿山始建于1968年，经过40多年的发展建设，已发展成为采、选、冶综合配套的中型岩金矿山。矿山有5个生产采区11个坑口和一座日处理300t矿石的全泥氰化炭浆厂，年产黄金超过530kg。矿床为产于太古界深变质岩中石英脉型金矿床，矿脉多呈急倾斜、倾斜薄矿脉，后期断层破坏严重，矿体围岩由不稳固到中等稳固，部分矿体崩下的矿石具有粘结性，开采难度较大。

1.2 采矿方法简介

该金矿在建矿初期，由于技术和设备设施落后，一直采用回采工艺简单、成本低、生产能力大的浅孔留矿法。后来，随着开采技术条件和矿山的技术力量、装备水平及工人素质的不断提高，浅孔留矿法的缺点日益暴露出来。后来对存窿矿石进行二次脉外采准扒矿，但也不能全部回收，给矿山的生产带来了很大困难，增大了采矿成本，降低了资源利用率。

到20世纪80年代，矿山的技术人员开始结合矿山的具体特点，经过对地质资源和开采条件的重新认识，逐步设计出了一系列适合本矿实际情况的灵活多样的采矿方法。对厚度小于0.8m，上、下盘围岩稳固的矿脉，采用削壁充填采矿法；对厚度大于0.8m，围岩不稳固或中等稳固的矿脉，采用上向水平分层外取料干式充填采矿法。经过多年的实践，已全面掌握了充填采矿法的采矿工艺，并不断地推出新的采矿方法，不断地对工艺过程进行改进，使之适合于本矿的发展。最大限度地降低采矿成本，提高矿产资源的利用率。经过多年的运用和尝试，矿山已成功地使用了多矿块连续回采的上向水平分层(干式)充填采矿法，人工假底上向水平分层(干式)充填采矿法，在许多倾斜、急倾斜的极薄矿脉中，成功地运用了削壁与干式充填联合采矿法，取得了良好的经济效益。

2 人工底柱构筑方法的改进

人工底柱代替矿石矿柱是提高矿产资源利用率，降低采矿损失率的一项重要措施。通过多年的生产实践，针对干式充填采矿法的采场底部结构进行了多次的尝试和改进。由传统的留4m底柱的有底柱底部结构先后改为木棚支护混凝土假底的底部结构，后来又实践应用了混凝土假顶结构，以及近几年采用的钢梁木制假底的底部结构。这些底部结构的成功改进，给矿山带来了较好的经济效益。

2.1 木棚支护混凝土假底底部结构

1988年矿山开始设计使用木棚支护混凝土假底置换矿石矿柱的底部结构，采场长47m、高40m、幅宽1.3～1.5m，平均品位21.5g/t，倾角65°～70°，上、下盘围岩较稳固。

木棚支护混凝土假底施工工艺:自沿脉巷道(高2m)上采垂高1.8～2.0m，开成距底板高为3.8～4.0m的拉底空间，然后施工假底，施工假底时应边出矿边架设木棚，木棚间距为1.2～1.5m，材料选用大于ƒ200mm的优质松木，木棚高1.9～2.0m，上部采用厚5cm的松木板棚严，木板上铺油毡。木棚支护完毕，再施工锚杆，锚杆眼要求距棚顶200mm，眼距1.0m眼深0.8m。锚杆用ƒ30mm圆钢代替，编网时采用A3ƒ16mm、ƒ12mm钢筋，网度为200mm×200mm，锚杆与网联接为焊接。浇灌混凝土前应将上下盘围岩冲洗干净，要求混凝土厚度为400mm，混凝土标号为c15，养护期28d后，开始进入矿房回采。

在采场底部结构改进后，使得采场底柱得到了全部回收，底柱回采率由原来的60%～70%提高到了100%，多回收矿石200.36t，实现经济效益32.7万元。随后矿山在其它矿块中开始推广应用木棚支护混凝土假底工程。

2.2 钢梁木制假底底部结构的应用

随着矿山开采深度的加大，采矿技术的提高，木棚支护混凝土假底的缺点也开始暴露出来。经过几年的开采实践，由于在井下施工混凝土时，混凝土的质量难以保证，再加之混凝土与上、下盘围岩接触粘合力不强，在回采对应的下部中段矿块顶柱时，采透后，支护木棚被破坏，导致底部结构应力发生变化，部分采场出现混凝土假底大面积脱落现象，致使采场顶柱矿石难以全部回收，也给作业人员的安全带来了极大的危害。鉴于此，矿山工程技术人员经过进一步论证研究，于1999年开始尝试使用了钢梁木制假底干式充填采矿法(见图1)，经过3年多的实践，取得了较好的效果。

图1 钢梁木制假底干式充填采矿法示意图

1——上部运输巷道；2——充填井；3——矿体；

4——炮孔；5——矿石溜井

图2 钢梁木制假底结构图

1——废石垫层；2——圆木；3——16#工字钢；

4——托盘；5——锚杆

钢梁木制假底施工工艺:自沿脉巷道(高2.0m)上采垂高1.8～2.0m，出净矿后，使之形成3.8～4.0m的拉底空间。然后在距底板1.9m处施工上下盘锚杆，要求眼深1.0m，眼距150mm。锚杆采用ƒ30mm圆钢一头开缝加楔制成，锚杆长1.2m，铁楔由ƒ16mm钢筋制成。每两根锚杆上焊接一托盘，托盘用10mm厚钢板制成，规格为200mm×300mm。托盘上面焊接钢梁，钢梁采用16#工字钢，梁距1.2～1.5m。钢梁焊接完毕，再用ƒ150～200mm的圆木棚严，木材可选用松木、榆木或柳木等硬杂木，留好漏斗口，架设好人行顺路井，打好预备炮眼(眼深0.5～0.6m)，然后充填0.8～1.0m厚的碎石做为缓冲层，再开始进行落矿。钢梁木制假底底部结构见图2。

1999年至2000年矿山先后在H2#脉301-1采场和L51#脉的709-1采场应用了钢梁木制假底。以H2#脉301-1采场为例，矿块长55m，高40m，幅宽0.87m，矿石平均品位17.6g/t。使用钢梁木制假底后，301-1采场底柱得到了全部回收。并在2000年回采401-1采场顶柱时，假底没有任何变化，保证了作业人员的安全，全部回收了矿石，取得了较好的经济效益。技术经济指标见表1(以401-1采场顶柱为例)。

表1 技术经济比较

注:表中数据按可比性列出。

钢梁木制假底的试验成功，弥补了木棚支护混凝土假底由于质量问题而带来的损失。在矿柱回采过程中，保证了作业人员的安全，大大地提高了矿柱的回采率，且施工工艺简单，工期短，见效快，适用于倾斜、急倾斜薄矿脉，为中小型岩金矿山的采矿提供了依据。其优点是:施工工艺简单，易于掌握，材料选配伸缩性较大。可以根据矿脉倾角、薄厚、选用规格不同的钢梁和圆木。劳动强度低，矿柱回采率高，安全性好。不足之处是第一层发炮时，有时容易对底部结构局部造成较轻损害(第一层应浅打眼、密布炮、少装药)。木材易腐烂，服务周期短，一般仅为3～5年。

3 两阶段连续回采技术

1994年矿山对L51#807采场与上部中段相对应的707采场应用了下盘脉外绕道连续开采技术，取得了较好的效果，使得807采场顶柱和707采场底柱得到了全部回收，降低了采矿损失率，并减少一个采场的底部结构工程量，节约了采切费用。其施工工艺为:自矿脉下盘5m处开掘一条2m×2m的脉外巷道，自脉外巷道每隔20m沿矿脉下盘施工脉外充填井，在脉外巷道施工下盘漏斗，漏斗间距15m，漏斗可采用倾斜式。待下部采场回采至上中段水平时，可利用上中段矿块充填井充填，但采场继续上采，利用原采场漏斗出矿，一直到上采至与上中段漏斗联通，再废弃原采场漏斗，重新使用新开掘漏斗，接着回采上中段采场。人行顺路及人行天井待采至上中段水平后，即可重新架设。(见图3)。

图3 脉外下盘山矿连续开采充填采矿法示意图

1——上部运输巷道；2——矿体；3——充填井；4——人行天井；

5——矿石溜井；6——炮孔；7——充填料；8——脉外巷道

两阶段连续开采技术实施后，提高了资源利用率，降低了采矿损失率，给矿山带来很好的经济效益。对于上下盘围岩较稳固的急倾斜或倾斜的薄矿脉，在倾向上连续或延深较深的矿脉可以采用两阶段连续开采，甚至还可以多阶段连续开采。

4 削壁充填与干式充填联合回采技术

对薄矿脉的岩金矿山来说，矿体赋存条件不同，矿体在走向和倾向上变化较大，甚至有的矿脉在一个矿块中也会出现膨胀、收缩、宽窄不一的现象。那么对于这样的矿块，只采用一种方法是很难将矿脉全部采出的。根据多年来的经验，对矿脉脉幅与品位变化较大的矿块，均实施了削壁充填与干式充填联合回采技术。对矿脉较窄的矿段，采用掏槽落矿，削下盘围岩充填的办法，对幅宽较宽的地段采用脉幅较窄矿段削下的毛石充填一部分，另一部分在分层下盘打小硐充填；或者从充料井进行外取料干式充填。两种采矿方法在同一个采场内使用起到了取长补短的作用，使矿块的安全回采有了保障，优化了采矿的各项指标。对于薄矿脉或极薄矿脉的岩金矿山来说，采矿方法的选择和应用对矿山的发展起着重要的作用，各矿山应根据本矿山的实际情况和矿体的赋存条件，选择合适的采矿方法，降低采矿损失率和矿石贫化率，提高矿石的回采率，提高矿山的经济效益。

5 结语

干式充填采矿法在我国金矿山近年应用越来越广泛，它虽然回采工艺较复杂，开采成本比空场法高，但却能极大地降低矿石贫化，提高入选矿石品位，对增加选冶回收率，提高产金量，同时大幅度降低工人劳动强度，对增大企业效益作用非常明显。

参考文献：

[1] 何建华.干式充填采矿法的改进在金矿脉开采中的应用[J].中国新技术新产品,2012年第5期

[2] 王建国;李秀臣;江国建;周罗中.干式充填体下中段矿柱回采综合技术研究[J].金属矿山,2009年S1期