大直径深孔嗣后充填采矿法的应用

       0前言

河南金源黄金矿业有限责任公司始建于1976年9月，1977年12月建成投产，经多次改扩建，现矿山采、选生产能力为3000t/d，实现了年采矿量155万t，选厂处理矿量128万t;主要的采矿对象为J4、J5角砾岩体，J5角砾岩体采用大直径深孔嗣后充填法，开采范围为340～400m中段，分段高度60m，矿房宽20m，长40～50m。
1大直径深孔嗣后充填采矿简介
       大直径深孔嗣后充填采矿法如图1所示，其结构参数如下。

       (1)采场参数结构。采场垂直矿体走向布置，采场宽为20m，长为矿体厚度，中段高度60m，顶柱为8m。
       (2)采准与切割。凿岩硐室联络巷道和凿岩硐室布置在采场顶部，与上中段运输巷道之间留8m顶柱，凿岩硐室联络巷道通过斜坡道与上中段运输巷道连通。在联络巷道内每隔4m垂直矿体走向掘进凿岩硐室，凿岩硐室规格为4m×3．5m，硐室之间留2m间柱。
       2大直径深孔嗣后充填采矿法的应用
       2．1试验采场概况
       J5－340－2(1)试验采场采用大直径深孔一步骤回采，采场垂直矿体走向布置，宽20m，长为矿体宽度，高60m。340m底部结构由出矿进路、堑沟、切割横巷组成。上部400m中段施工凿岩硐室，硐室宽4～6．5m，高4m，采用T-150型钻机施工下向垂直平行孔。拉底高15m，回采高度45m，切割天井规格2m×2m。
       根据《金源3000t/d可行性研究报告》，J5角砾岩体为矿区目前开采的主要含矿地质体之一，出露标高670m，460m中段以上基本采空。矿体厚11～85m，长80～190m，夹石厚4～5m。矿体倾向350°，倾角18°～20°。矿体形态为似层状，平均品位约2．8g/t，主要蚀变为团块状黄铁矿化，黄铁矿含量较高，矿、岩界线不清。
       本区角砾岩间内的矿体与围岩岩性一致，矿岩边界不清。矿体与围岩主要由角砾和胶结物构成，角砾的胶结程度较高，胶结物主要为矿化物以及热液沉淀物，并有不同程度的蚀变，矿岩石比较致密坚硬，稳固性较好，后期断裂不发育，坑道掘进时，一般无需支护。
       2．2凿岩爆破
       2．2．1凿岩
       采用T150深孔钻机施工大直径深孔，孔径120mm，采用正交试验方式进行布孔，孔底距3，4，5m，排距2，2．2，3m。
       2．2．2装药
       炮孔每米装药量:q=π×r2×l×ρ装药密度取0．734g/cm3，根据公式计算每米炮孔装药量为8．3kg/m。装药之前应将炮孔上面的矿石清除，并检查是否有积水和堵塞，如有积水和堵塞应及时处理。装药结构分为以下2种情况。
       （1）穿透的炮孔。先用10#铁丝绑定炮孔堵塞头，并放入炮孔设计位置(孔内45m处)，然后用木条或钢条将铁丝固定在孔口。放入2m长的沙子，再向孔内装2袋炸药，放入2发同段位导爆管雷管，再向孔内装药，装药至离孔口3m处停止装药，再用沙子填满炮孔，如图2所示。

（2）未穿透的炮孔。向孔内放入2m长的沙子，再向孔内装2袋炸药，放入2发同段位导爆管雷管，装药至离孔口3m处停止装药，再用沙子填满炮孔。炮孔装药采用全孔装药，如图3所示。

       2．2．3回采爆破
       采场爆破采用侧向崩矿工艺，每次爆破一排炮孔，采用同排分段进行微差爆破。其主要工艺过程为:在采场端部布置切割横巷和切割井，切割槽分上下两部分分别形成，上部的大直径回采切割槽采用平行大直径深孔分段侧向爆破形成，而下部的拉底堑沟切割槽则通过布置于切割横巷的上向平行中深孔爆破形成，先将底部切割槽形成，之后采用中深孔进行拉底，排距1．4m，孔底距2．1m，采用孔底起爆，拉底完成后再进行上部大直径深孔拉槽，之后再进行侧向崩矿进行正式回采，崩落矿石采用2m3柴油铲运机从装矿进路出矿，将矿石倒入矿石溜井，再进行集中运输。回采完后进行充填。
       2．3出矿
       崩落矿石采用2m3柴油铲运机从装矿进路出矿，将矿石倒入矿石溜井，再进行集中运输。

       2．4充填

采场回采完毕后，将采空区的各通道口采用混凝土墙进行封闭，并采用分级尾砂进行多次充填。
       每次充填高度2～3m，待充填体养护至一定强度后进行下一次充填，直至与空区顶板接顶。
       考虑到今后充填体要满足自立并要求一定强度，因此一步骤矿房底部10m采用1∶4灰砂比，上部采用1∶8灰砂比进行充填，二步骤矿房采用灰砂比一般为1∶15～1∶20。
       2．5通风
       采场利用主风流通风。风流→340m中段巷道→出矿平巷→出矿联络巷→采场→上中段巷道。

       2．6试验主要技术经济指标

根据回采数据，试验主要技术经济指标为:

矿块生产能力:300～500t/d;深孔凿岩台数:5m/台班;每米崩矿量:15．9t/m;炸药单耗:0．35kg/t;采矿作业直接成本:34．03元/t。
       一步骤采场采用大直径阶段空场法开采，具有回采强度大、劳动生产率高、采矿成本低、机械强度高、劳动强度小、回采安全等优点。

3结论
       通过对金源金矿J5角砾岩矿体的采矿方法研究，得出如下结论:
       (1)针对J5矿体开采，采用二步骤大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法有效解决了生产能力、贫损指标和采场结构尺寸的矛盾，实现了高效、安全开采。工业试验期间，采场生产能力稳定在450t/d，取得了很好的经济技术指标。
       (2)采用单侧出矿底部堑沟结构，满足了采矿出矿要求，同时采用喷锚网对装矿进路以及采用中深孔孔底起爆进行拉底，对装矿进路起到了很好的保护作用，避免了后期深孔爆破对装矿进路的破坏。
       参考文献:
       ［1］薛奕忠．高阶段大直径深孔崩矿嗣后充填采矿法在安庆铜矿的应用［J］．中国矿山工程，2008(02)．
       ［2］李强，龙家安，盛佳．大直径深孔凿岩爆破参数优化研究［J］．采矿技术，2012，12(5):71-72，87．
       ［3］邹贤季．大直径深孔采矿法的崩矿方式研究［J］．有色金属，2005(4)．
       ［4］陈云祥，张继荣，李雨操，等．坚硬矿岩大直径深孔爆破与大块率控制技术［J］．矿亚研究与开发，2014，34(4):115-118，127．