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深部中段采矿技术新突破 一、削壁充填采矿方法 根据矿脉的地质赋存状况，金陶公司采矿方法现绝大部分采用普通削壁充填采矿方法，此种采矿方法的主要工艺要求及技术参数为 一）矿块构成要素及采准切割布置 矿块全部沿走向布置，矿块长一般为60-150m，高度（段高）40m，矿块宽度即采幅宽度，底部结构多采用切采后支护人工砼假底和留底柱（厚一般3m）的形式,或者两者相结合的形式，一般不留设顶柱，出矿溜井间距8～10m,每个采场8～10个溜井。 二）回采工艺 削壁充填采矿方法回采工艺主要包括 胶垫铺设凿岩掏槽落矿选矿运搬溜井支护削壁充填。 削壁充填两次掏槽落矿完毕，为了保证采矿工艺的有序进行需对矿体下盘进行部分爆破崩落（削壁）或在矿体下盘开硐取料充填现有采空层来满足回采作业空间。采矿的宽度根据矿脉掏槽的实际宽度和下盘围岩的松散系数来决定,下盘围岩松散系数为1.5,因此掏槽和削壁充填的关系为掏1、削2、充填3。如掏槽宽度为0.5m，削壁宽度1m，则采场宽度1.5m。削壁高度与两次掏槽高度相适应。削壁的凿岩爆破和掏槽在同一班内进行。削壁下来的碎石进行平整后方可在上面铺设胶垫。 三）削壁充填采矿中存在的问题 尽管削壁充填采矿方法在特定条件下比较适宜于开采极薄急倾斜的贵重金属矿体，同时我公司也有着成型的施工技术和管理经验（是国内使用该采矿方法典型的矿山之一），但其存在的主要缺点一定程度上严重制约着公司采矿事业的进一步发展，带来了很多不利因素。主要表现在一是回采安全保障能力差，在削壁充填时下盘多出现大型压悬帮，即便后期采取下盘开硐取料充填的形式，但对下盘的整体性造成了破坏，稳固性降低，管理稍有疏漏极易发生安全事故；二是采场空间狭小，采用横撑及立支柱的支护方式，工人劳动强度大，作业环境恶劣，作业人员用大量时间和精力采取撬碴、支护等手段去处理压悬帮，长距离取料充填上，影响正常出矿作业，采场综合生产能力较低等问题；三是由于上盘围岩节理裂隙发育，呈块状、碎块状，且与矿体之间存在土层，在回采过程中，削下的围岩对上盘支撑力不足，土层遇水成泥，进一步恶化顶板，极易在凿岩、敲毛等阶段出现冒顶片帮现象；四是随着开采向深部迈进，地压进一步增大，若依然采用原有采矿工艺和简单木支护方法，存在极大的安全风险，隐形节理发育，当前支护方式单一，无法满足现场生产需求；五是矿产资源回收率低，回采过程损失、贫化大，对具有工业价值的小型分枝矿体和局部膨大矿体回采回收难度加大。 二、削壁充填采矿方法工艺的优化 一）采场支护方案优化 1、采场整体地压控制方案（多用在矿体宽度小于70cm） 根据对急倾斜极薄矿体采场破坏形式及采矿方法的研究，当前我公司急倾斜矿体采场变形破坏的最主要原因削下的废石充填体不足以控制顶板的变形，随着开采的逐渐进行，破坏程度会急剧增加。因此，需从整体上对采场的地压进行控制，以防止上盘岩体的大规模变形，保证采场的回采安全。 整体地压控制方案为在向上的回采过程中，每隔5～20m浇筑一条混凝土支柱，浇筑的厚度应保证在500mm以上，并沿回采作业面每隔10～30m浇筑一条混凝土支柱，支柱尺寸采幅0.8m。 但在实际回采过程中，平向上5-20m混凝土支柱可错落布置，采场顺路两侧同时进行素混凝土支护里顺路侧回采过程中在溜井一侧进行素混凝土支护，长度1m，宽度和采场采矿宽度（超过1m）一致,高度是随着回采层高进行，一直到采场顶部；外侧采用在采场回采完毕，把顺路溜井矿石放空后，一次性素混凝土浇筑完毕。采场在回采完毕后，在采场顶部再进行砼顶支护。采矿进行之中，利用采场下盘废石进行削壁充填空区。内部用削壁的围岩进行充填，因为围岩蚀变主要为绢云母化、绿泥石化及黄铁矿化，在遇到水和空气后会破碎泥化和氧化胶结，形成胶结统一体，更增加了采空区的稳定性，达到了“胶结充填”的采矿效果。 2、采场顶板及上下盘维护方案 针对公司急倾斜极薄矿脉采场的实际情况，制定的采场作业面的维护方案为木梁或树脂锚杆双筋条（钢带等）木横梁（加背板）或锚杆金属网联合支护方案。该方案为每上采一分层 分层高1.2m）采用木梁或树脂锚杆双筋条支护上盘；采幅＜1.4m，采用木横梁护顶或立柱护顶；采幅≥1.4m小于2m（脉宽＜1m）时，采用木横梁立柱护顶，如有顶板岩体构造发育、破碎、有断层通过、矿体受构造影响沿走向和倾向上膨大收缩现象明显，易产生冒落三角体时，采用顶板锚杆金属网（或双筋条或钢带或其他可靠防护材料）的形式进行支护。采幅≥2m（脉宽≥1m）时，采用树脂锚杆金属网（或双筋条或钢带或其他可靠防护材料）护顶。采场顶板及上盘支护后能确保施工人员始终在支护体下作业。 支护方式的改变，很好地切合贯彻执行了集团公司关于“支护早一点、支护多一点、支护好一点”，对顶板早支护、多支护、高质量支护，极大消减顶板安全风险的要求。使我们采矿现场安全生产条件得到了很好改善，同时为后期开展采矿方法研究上机械创造了条件 二）充填方式的的优化 通过前期和长沙院的合作，虽然现场安全生产条件得到了很好改善，但采矿存在生产能力低、工人劳动强度大、采场地压显现等难题还是没有得到很好解决，但支护问题的改善和优化为后期解决这一难题创造了条件。为了解决井下采矿存在生产能力低、工人劳动强度大、采场地压显现等难题，并达到提高生产能力、降低损失贫化指标、减轻井下作业人员劳动强度的目的，实现矿山井下安全、高效、机械化开采，我们和长春院合作提出泡沫混凝土上向分层充填采矿法技术开发项目。 1、技术开发内容 （1）、泡沫混凝土性能研究。制备不同干容重水泥泡沫混凝土试样，测试泡沫混凝土物理力学性能指标。 （2）、废石、尾砂泡沫混凝土配比及性能研究。分析金陶公司废石、尾砂的基本性质，进行水泥与废石、水泥与尾砂配比室内试验，掌握不同干容重、不同水泥与废石、尾砂与水泥配比条件下，泡沫混凝土力学性能，为后期成本优化提供数据支撑。 （3）、工程地质调查与岩石力学性质研究。为后续采场稳定性分析和采场地压分布规律提供必要的数据支持。 （4）、采场稳定性分析。分析不同强度充填体对采场稳定性的影响，确定井下采场充填合理的充填体强度。 （5）、凿岩爆破工艺优化。开展凿岩爆破参数优化研究，提高采矿综合生产能力。 （6）、采场地压分布规律研究。对比分析泡沫混凝土上向分层充填采矿法与干式废石充填采矿法在矿体开采过程中对地压的抑制作用。 （7）、采场地压现场监测。在采场内以及下部沿脉巷道布置应力及位移监测设备，同步监测开采过程中，采场内的应力位移变化，保证回采过程中的作业安全。 2、泡沫混凝土上向分层充填采矿法优点 （1）采用泡沫混凝土进行充填作业的采矿场，不需要破帮或外取料或者硐内取废石充填平场，工人劳动强度低，生产工艺简单，生产成本相对较低； （2）泡沫混凝土充填效率20m/h，而且初凝时间较短，可以缩短采矿循环时间，提高采矿生产能力； （3）泡沫混凝土充填采场后，采场平整，可以更好地应用电耙出矿，提高生产作业效率； （4）落矿铺设胶垫简单，工人劳动强度低，粉矿损失率低； （5）泡沫混凝土强度可达1MPa，同时有一点的弹性，可以更好地支撑围岩，起到控制地压的作用，有效的保证采矿回采过程中的安全性。 （6）无需大幅度更改矿山现有的采矿施工工艺，只需购买相应的设备，见效快，可以马上进行试验应用。 （7）泡沫混凝土上向分层充填采矿法比较适合矿脉宽度在80cm以上的采场，采矿宽度得到有效控制，采矿场上下盘得到很好保护，稳固性明显增强，现场作业安全环境得到明显改善。 （8）工艺成熟后，可以加入充填中加入废石或尾砂，降低成本，优化空间较大。 三）落矿、运搬方式的的优化 两次掏槽落矿高度达到1-1.2m，每个回采层次需要进行两次凿岩爆破、两次撬毛排险作业、两次支护作业，作业人员的劳动强度大，采矿效率低。针对以上问题公司开展一次性落矿高度达到1-1.2m实验研究，并且配合使用电耙出矿替代人工运搬。 当前在四个矿区分别选取采场进行实验，总结如下炸药消耗量降低15，雷管消耗量降低40；工人的劳动强度大大降低（省去了一次撬毛排险作业、一次支护作业）；出矿效率对人工出矿明显提高。 - 7 -
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