缓倾斜厚大矿体中深孔爆力运搬采矿综合技术研究与应用山东黄金矿业（鑫汇）有限公司内容提要：介绍了无轨出矿分段中深孔爆力运搬采矿法在鑫汇公司的研究与应用，通过采用分段采准布置、间柱超前回采充填、上山中深孔凿岩、分次爆力定点搬运矿石、分段集中无轨出矿、分级尾砂非胶结充填空区等综合工艺，有效解决了缓倾斜厚大矿体开采中，采场顶板暴露面积大、维护管理困难和采矿作业效率低、安全安全性差的重大技术难题，实现了局部不稳固厚大矿体的安全、高效、低成本、低贫损开采，并通过工业性试验取得较为先进的技术经济指标。
该成果的技术实用性强，相关工艺和参数可供工程技术人员参考。
关键词：采矿方法缓倾斜爆力运搬无轨出矿上山凿岩0 前言山东黄金矿业（鑫汇）有限公司深部矿床为缓倾斜至倾斜中厚矿体，一般矿体倾角25°～45°，矿体厚度3～6m，矿石品位3.5～4.5g/t，矿体为蚀变岩型矿体，赋存于Ⅰ号蚀变带中，而Ⅰ号蚀变带的产状严格受断裂带控制，矿体形态变化复杂，矿化不均匀，膨大缩小、尖灭再现或尖灭侧现、断层错动现象常见，矿岩分界线不明显，矿体中夹石常现。
Ⅰ号蚀变带矿体为断裂形成的硅质碎裂岩，其厚度较大，一般为数米至数十米不等，围岩主要是斜长角闪岩和钾化角闪花岗片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩。
矿体和上、下盘围岩稳固性中等稳固至不稳固，上盘围岩与矿体接触带常现厚度不等的不稳固硅化岩层，常造成回采贫化。
主要矿体从浅表至深部，具有厚度由薄变厚、品位由高变低、倾角由小变大、矿化边界由较稳定向不稳定方向发展的趋势，但局部产状突变频繁。
目前深部采用的主要采矿方法为机械化盘区分层充填连续采矿法和阶段中深孔连续崩矿采矿法，但对于倾角较缓而厚度较大的缓倾斜厚大矿体，此两种采矿方法均不能取得最佳的技术经济效果，不能完全满足该类矿体开采的需要。
1 开采技术条件根据鑫汇公司深部缓倾斜厚大矿体的开采技术条件，概括起来具有以下特点：（1）矿体厚度较大。
一般厚度在10～30m，平均约18m。
（2）矿体倾角较缓。
深部厚大矿体倾角一般为20～55°，属于缓倾斜至倾斜矿体，倾角大于45°者，基本采用分段中深孔连续崩矿采矿法开采，其余倾角平均在30°左右。
（3）矿体沿走向连续性好，局部膨胀厚大矿体一般连续长度在100m以上。
（4）矿体围岩特别是上盘围岩，节理裂隙发育程度较低，稳固性中等，但局部构造破坏造成稳固性较差或矿体错动移位。
（5）矿体品位分布不均匀，但蚀变带边界清晰，带内岩体一般含矿。
（6）上部中段为水平胶结充填体隔层，一般厚度在2.5～3.0m左右。
2 采矿方法方案2.1 回采方案优选就缓倾斜厚大矿体而言，分层充填采矿法由于由于矿体水平厚度大，采场顶板暴露面大，工作面安全性较差，效率较低，成本较高，对于低品位矿体开采不太适宜。
对于该类低品位矿体的开采，只有实行大规模、高效率、低成本开采，才能保证较好的经济效益。
根据以往对低品位厚大矿体采矿方法进行的方案研究结论，中深孔崩矿采矿法是较为符合鑫汇公司条件的采矿方法，该点已通过进行分段中深孔连续崩矿采矿法的工业试验研究得到证明。
由此可以确定该类矿体适宜中深孔采矿的大方向，而于对本研究的对象矿体，主要是由于矿体倾角缓，矿石在采场中自溜能力差，采场存留残矿多。
因此，本研究的重点是解决该类矿体开采中的出矿问题，总体方案是采用崩矿中的炸药爆炸推力作用，将崩下矿石抛掷到指定出矿点，同时配套中深孔崩矿的其他优势工艺，因此，初步拟定出可供选择的采矿方法为：上向中深孔爆力运搬采矿法、无轨出矿分段中深孔爆力运搬采矿法、分段凿岩水平抛掷运搬采矿法。
通过对该3个采矿方案的技术经济指标及优缺点比较，最终确定“无轨出矿分段中深孔爆力运搬采矿法”为本研究的工业试验方案。
2.2 无轨出矿分段中深孔爆力运搬采矿法方案中段高度内矿体沿走向每40m左右划分为矿块，矿块高为中段高度，宽为矿体水平厚度，矿块内再沿走向按4m和36m依次间隔划分间柱和矿房，先用浅孔回采一步骤间柱，再用中深孔回采二步骤矿房。
二步骤矿房回采时，沿矿体倾斜方向划分为分段，分段高度内的矿体斜长度不大于按照抛掷爆破理论计算的最大抛掷距离，从下而上实行分段回采和充填，分段间不留永久矿壁，而预留厚度约 1.5m左右的临时矿壁，该矿壁经多次抛掷矿石冲击后会破碎，以此达到既隔离充填体又减少矿石损失的目的，直至全矿块回采完毕后充填处理采空区。
分段间的联系由采区斜坡道来承担，斜坡道服务矿体区间一般为200m左右。
矿块回采先采间柱，沿上山浅孔落矿回采矿体全厚，采用工作面留矿方式构建回采凿岩工作平台，电耙顺坡下向出矿至下部中段运输水平装入矿车运出，出矿完毕即采用分级尾砂胶结充填料充填间柱空间至接顶，经一周左右时间养护后，即可进行矿房回采。
矿房沿倾斜方向自下而上分段回采，分段内先在堑沟平巷中钻凿上向中深孔，以切割天井为自由面顺序爆破形成切割槽，然后在凿岩上山中钻凿上向扇形中深孔，采用抛掷爆破方式每次将矿石抛入分段受矿堑沟中，由铲运机装运至下盘脉外出矿溜井中。
分段内最后一次抛掷出矿完毕，在上部采用管道冲水方式冲刷采场底板残留矿石至受矿堑沟，以减少采场残矿损失。
采场作业面通风由主通风系统风压和工作面局扇联合完成，新鲜风流从阶段运输水平经采区斜坡道进入下部分段平巷，进入回采工作面，污风由回采工作面沿凿岩回风上山上行排入上中段水平，进入回风系统排出。
采场充填采用两种方式，即一步骤间柱充填采用分级尾砂胶结充填，间柱回采完毕，即封闭下出口，用管道输送胶结尾砂浆从上充入，分次充填至接顶为止。
矿房实行分段充填，采用非胶结尾砂充填，分次间隔充填至接顶，充填管道的接入自上中段水平经凿岩目上山至充填分段上部，利用上分段切割天井通到空区顶部最高处，一般此天井在最后一次抛掷爆破时会被破坏而贯通采空区，充填过程中可采取边充边用砂袋加高天井壁方式，充填至空区最高处，实现充填体充分接顶。
工业试验方案方案如图1所示。
图1. 无轨出矿分段中深孔爆力运搬采矿法方案图3 采矿方法工业试验试验矿块为1-Ⅰ号矿体-280m中段27线～29线间块段，矿块长度约40m，平均水平厚度20m左右，平均含金品位为3.2g/t。
矿体走向10°～30°，倾向SE，倾角25°～35°，在在矿块两端分别受一条产状为85°∠85°、85°∠58°的后期断裂影响，造成矿体水平和垂直方向错动。
矿体为断裂形成的碳酸盐化硅质碎裂岩，其厚度较大，一般为几米至二十几米不等，属中等稳固岩体；矿体顶底板岩石主要为黑云变粒岩、斜长角闪片麻岩等，岩体整体性较好，节理裂隙发育不充分，除局部断裂构造带影响导致岩体稳固性较差外，一般属中等稳固岩体。
矿石和围岩体重为2.8t/m3，松散系数为1.5，矿体与围岩分界线不明显，靠取样分析结果确定矿体界线。
3.1 采准切割及回采顺序试验采场采用脉外平巷、分段平巷和天溜井联合采准方式。
首先在-280m水平设置矿石运输中段，在-267m、-250m水平设置采场出矿分段，设置采场堑沟底部结构和脉外出矿平巷、出矿溜井与出矿进路联合出矿系统，在-280m矿石运输水平和-267m、-250m采场出矿水平间用斜坡道相连，初始崩矿自由面由切割槽提供，切割槽位于分段下部，用沿垂直矿体切割天井和沿脉切割平巷一次爆破形成。
采准切割工作完成后，即可开始采场回采作业。
回采前先用分段中深孔在分面下部形成切割槽，回采作业从切割槽空间开始，用在凿岩上山中钻凿排面平行切割槽的上向扇形中深孔多排微差顺序抛掷爆破方式，以切割槽为自由面分次实行步距抛掷爆破落矿，以上向分段顺序、分段上山凿岩、分次抛掷落矿、分段无轨出矿、嗣后分级尾砂充填方式，自下而上回采推进，直至采场回采完毕。
3.2 采场凿岩分段上山凿岩使用YGZ-90型机架式中深孔凿岩机、雪撬式钻架、“柱齿”型钎头风动凿岩。
采用垂直矿体倾向的上向扇形凿岩方式，炮孔直径Φ60mm，孔深10～18m，炮孔排距和最大孔底距等参数由系列爆破漏斗试验优化确定。
3.3 采场爆破与通风为提高出矿效率，实现采场高效率生产，减少矿石二次破碎工作量，对采场回采爆破的块度级配、成本和爆破控制提出了较高的要求。
即要求采用的爆破工艺和参数必须使每次崩下矿石顺利进入下部集矿槽内，同时做到块度均匀，大块率低，对采场顶板特别是上盘围岩的破坏小，且爆破成本低。
根据本采矿方法试验采场的结构特点，确定在扇形中深孔爆力运搬落矿中，采用分分次多排微差顺序抛掷爆破工艺，并依据抛掷距离要求，采用相应的抛掷爆破用指数，为保障起爆的可靠性，每孔布置2个同段导爆管，外接起爆网络采用双导爆索复式网络，电力起爆器起爆。
回采前期采用标准空场爆破，后期则根据矿石在空区所需抛掷距离，调整抛掷爆破作用指数和装药量，一般每次崩落3～5排炮孔，以保证矿石抛掷效果。
采场通风一般情况下采用主系统风流加局扇实现工作面通风，新鲜风流由中段运输平巷经采区斜坡道或人行天井进入分段平巷，污风则从工作面经分段凿岩上山至上中段回风系统排出。
3.4 采场出矿与二次破碎采场出矿采用铲斗容积为1.0m3的电动铲运机出矿，分次抛掷爆破落矿后，矿石依赖爆炸推力运搬至采场底部受矿堑沟内，用电运铲运机从沿堑沟全长均匀分布的出矿进路口铲出卸入分段出矿溜井内，在-280m中段穿脉平巷装车运出。
在出矿过程中将出矿口中的大块（一般不超过2%）用铲运机铲出集中在溜井格筛人工二次破碎或在出矿口二次爆破破碎。
3.5 采场充填采场回采出矿完毕后，即可开始充填准备，然后采用地表充填系统输送分级尾砂（胶结）充填。
每次充填实行批量控制，以控制空区中的入水量及一次连续充填高度，控制空区下部密闭墙承受的压力，间隔分次充填直至充满采空区为止。
超前回采的间柱采用尾砂胶结充填，矿房空区则采用非胶结尾砂分段充填。
3.6顶板维护和管理试验矿块采用分段中深孔抛掷爆破崩矿的分段空场采矿工艺，允许顶板围岩随回采落矿空间的扩大而产生少量片帮或冒落，同时采矿作业人员和设备均不进入大暴露面顶板下作业，凿岩、爆破、出矿和空区充填作业均在巷道内进行，因此采场上盘围岩一般不加支护。
工业回采试验过程表明，由于试验中实行强采强出，加快了采矿循环进度，在回采期间未发生较大的围岩冒落。
4 主要技术经济指标工业试验采场采用下盘分段采准、上向分段回采、上山中深孔凿岩、分次多排中深微差抛掷爆破落矿、电动铲运机分段出矿、嗣后分级尾砂分段非胶结充填等综合配套工艺，在工业试验采场安全采出矿石56775t，经统计资料汇总分析，得到试验采场取得的技术经济指标如表3所示。
工业试验主要技术经济指标表35 结论（1）缓倾斜厚大矿体中深孔爆力运搬采矿综合技术，采用数值分析优化采场结构参数，采用分段采准布置、间柱超前回采充填、上山中深孔凿岩、分次爆力定点搬运矿石、分段集中无轨出矿、分级尾砂非胶结充填空区等综合工艺，有效解决了山东黄金矿业（鑫汇）有限公司缓倾斜厚大矿体开采中，采场顶板暴露面积大、维护管理困难和采矿作业效率低、安全安全性差的重大技术难题，实现了局部不稳固厚大矿体的安全、高效、低成本、低贫损开采，是缓倾斜厚大矿体开采技术的重大进步，其综合技术成果达到国际先进水平。
