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上向水平分层充填采矿法在东大山铁矿的探索实践作者：朱鹏棋单位：金昌铁业（集团）有限责任公司=0-0年十二月十日提要：本文简要阐述了充填采矿法在倾斜中厚矿体中的应用，并介绍了金昌铁业（集团）有限责任公司东大山铁矿采矿方法的现状及存在的问题及对该矿应用上向分层充填采矿法 进行了探讨实践关键词：充填采矿法 东大山铁矿 探索实践一、倾斜矿体的国内外开采现状及存在的问题1 •倾斜厚矿体的国内外开采现状及存在的问题倾斜厚矿体是指矿体倾角为30厚度在10-15- 40m之间的矿体目前，国内矿山对于此类矿体一般广泛应 用无底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、分段空场法等我国倾斜厚矿体开采中的典型方案如表所示:表1-1我国倾斜厚矿体开采的典型方法与主要指标矿山开采技术条件采矿方法损失率贫化率采切比名称()厚度(m )围岩和矿体稳定性(%)(%)(m/kt)新冶26-402~20上盘26~7电耙留矿法2719铜矿平均7~8矿体f = 8~10东大山30-552-27上下盘中稳分段空场法45 ~29.9-33.427.4铁矿平均6矿体仁7-1150.75平均9.29新浦32-43最大上下盘仁16阶段矿房法矿房2015磷矿平均3722.27矿体f=15矿柱2010-60围岩较稳仁6~庐江40-50（水平10浅孔落矿分段256.0矶矿厚）矿体f=8~15空场采矿法围岩稳固f==8~金岭平均52平均2612分段采矿法33.324.1712.9铁矿矿体匸6~8莱芜30-606-28上盘中稳矿体稳爆力运矿分段28.421.430.34铁矿固,f = 8~10采矿法上盘仁3 ~ 5 ,桃林平均平均10下盘仁10 ~阶段崩落法223214-17铅锌矿30-50最大4712,矿体f=7~9锦屏30-502.0-20围岩f=3~6 ,无底柱崩落法20.0222.517磷矿矿体仁5有底柱崩落法上盘 f=10~ 14,符山平均平均下盘仁6~7 ,无底柱分段20-2513-205〜7铁矿40-5020-40矿体中稳崩落法上下盘稳固，程潮平均46平均40仁9~13 ,无底柱分段32.87.55铁矿矿体不稳f=2 ~ 6崩落法凡口30-60平均岩矿中稳盘区机械化分<413.84.4 ~ 4.8铅锌矿18-36层充填法上盘f = 6~7 ,柏坊30-60平均8矿体f = 8~10 ,上向胶结11.88.6铜矿最厚33有分枝复合充填法从表K中可以看出，采用空场法回采倾斜厚矿体的有以下矿山：新冶铜矿、东大山铁矿、新浦磷矿、庐江矶矿、金岭铁矿、莱芜铁矿等。

这些矿山的损失率都在20%以上，最大 为50.75% ;贫化率都在19%以上，最大为33.37%o造成损 失率和贫化率较大的原因是：空场法留下了大量的顶、底、间柱且这些矿柱不能得到有效回收甚至不回收；采用崩落法回采 倾斜厚矿体的有以下矿山：桃林铅锌矿、锦屏磷矿、符山铁矿、程潮铁矿等这些矿山的损失率都在20%以上，最大为25% ; 贫化率都在13%以上，最大为32.8%0造成损失率和贫化率 较大的原因是：采场崩落矿石散体的压实放矿静止角在65〜70之间，松散放矿静止角在53~65之间，采场底盘残留体难以放出；采用充填采矿法回采倾斜厚矿体的矿山是凡口铅锌矿 和柏坊铜矿其中凡口铅锌矿的损失率可以降低到4%以下， 而贫化率一般都在10%左右从以上分析中可以看出：应用 充填采矿法回采倾斜厚矿体的矿山，其损失贫化率相对于前两类采矿方法有了较大幅度的降低从国外开采此类矿山的情况 来看，也存在上述问题目前欧洲国家更多以伪倾斜布置的房 柱嗣后充填法、分段充填法为主2 •倾斜中厚矿体的国内外开采现状及存在的问题 通常情况下，将倾角30厚度4.0—10-15m的矿体界定为倾斜中厚矿体⑴从国内外众多倾斜中厚矿体的开 采效果来看，总体呈现矿石损失率高、贫化率高、事故率高、 效率低。

可以说，倾斜中厚矿体开采一直是采矿工程的一个难 题【2~6］从地下矿山采场矿石的搬运方式来讲，矿石搬运方法 主要有重力运搬、机械运搬、爆力运搬和水力运搬等其中重 力运搬方式应用最广，机械运搬发展迅速，爆力运搬方式应用 范围有限，水力运搬方式应用极少急倾斜矿体开采一般借助 重力运搬，这种运搬方式成本最小，应用较为广泛缓倾斜矿 体开采一般借助机械运搬，主要有电耙或自行无轨设备如铲运 机、装运机等而倾斜矿体的开采，运搬历来是个难题，若采 用重力运搬，由于倾角不够陡，而采场崩落矿石的压实安息角 大多在65左右，致使大部分矿石残留在矿体底盘，无法实现 自溜〔7］若采用机械运搬，倾角又陡，采矿机械也很难直接进 入采场进行采装作业，有些矿山则采用伪倾斜布置岀矿巷道和 采准工程来解决此问题另外，对于倾斜中厚矿体的开采，由 于顶板维护较困难，作业的安全性差，在采场暴露空间内凿岩 爆破或用机械运搬矿石，都存在不同程度的安全隐患用传统 的采矿方法开采这类矿体，往往难以取得理想的技术经济指标[8〕3 •分段采矿法在中厚倾斜矿体开采中的应用 莱芜铁矿的马庄矿区和谷家台矿区，倾斜中厚矿体占有较大比例，其中，马庄矿区曾对于这部分矿体开采，先是采用人 工或装岩机装矿的无底柱端部放矿分段崩落法回采，后来改用 有底柱分段强制崩落法回采，但效果都不够理想，矿房采切比 为40 ~ 50(m/kt),1980年以前矿石综合实际损失率为32.53%, 而矿块年采矿强度仅为几千吨至一万多吨。

另外，由于矿岩不 稳固和回采周期长，矿房底部结构维护困难，经过多次维修后 才将矿块采完六十年代中期，松树山铜矿开始采用底盘漏斗 倾斜电耙道分段崩落采矿法，回采矿体真厚度为10m左右、 倾角约30 (最大37)的松软破碎矿体，该法在该矿的倾斜中 厚矿体开采技术方面有一定的进展，为解决高硫矿石崩落后的 氧化自燃方面积累了一些经验，但是该法底部结构复杂，大量 斗颈斗穿及电耙巷道均需用素混凝土或钢筋混凝土支护，大大 增加了采矿成本，因此，这种方法仍不理想[9】金岭铁矿在矿 体倾角大于45厚度大于12m ,选用分段采矿法中段高 20〜50m，矿房长40〜50m ,分段高10-13m，间柱宽6〜8m , 一般不留顶底柱，漏斗间距7〜7.5m装矿运输巷道和 漏斗平巷布置在脉外，斜人行天井布置在下盘围岩中，脉外横 巷联接脉外和脉内中段巷道，垂直切割上山位于矿房长度的中 心，切割横巷将切割上山与脉内、脉外中段巷道联通，在漏斗 口的上部开堑沟巷道回釆时在分段巷道凿中深孔，爆下矿石 落入堑沟内，用装运机出矿矿房产量300t / d ,回收率约 70%,贫化率15〜20%，采准系数6.I 6m / kto采空区嗣后水砂充填，间柱用分层充填法回采［①。

爆力运矿采矿法在倾斜中厚矿体中也有使用，该法是借助于炸药爆炸的作用力将矿石沿矿体倾向抛掷，并能继续沿采场 底板运行到底部漏斗的一种采矿方法⑴］我国曾经或现在仍使 用爆力运矿采矿法的有青城子铅矿■胡家豁铜矿、龙烟铁矿.潘洛铁矿、凡口铅锌矿深部倾斜中厚矿体等青城子铅矿榛子 沟坑289及310号脉，为似层状矿体矿体走向长1500m ,4〜 8m的中厚矿体占全矿的46%，矿体倾角为25〜55，膽40 矿石较稳固矿体的直接上盘顶板大多数为2〜IOm的石墨化 白云石大理岩,不太稳固矿体的直接下盘为0.5-1.7m厚的 石英云母片岩，节理发育，不太稳固下盘为粘质沉积变质的 混合岩，f为12-14，但局部地区节理发育该矿采用爆力运 矿空场法阶段高度30m ,分为两个垂高15m的高分段回采，留4m间柱，形成矿房，或不留间柱连续回采矿房长32m ,中间设计两个凿岩天井分段电耙槽布置在底盘脉外，各分段 有溜井及人行井与阶段运输巷道连通端部有通风井与上阶段回风道相通切割平巷靠下盘开挖，用浅孔形成一个4m宽的小立槽，然后布置垂直扇形中深孔沿矿体走向布置堑沟，堑 沟漏斗间距5-6m,斗高4m采场生产能力150t/d ,采切比220m /万t ,电耙出矿效率55〜60t /台班，矿房内采矿损失率7.4%、矿石贫化率8.7%o胡家峪铜矿7号脉，矿体倾角为40。

〜55水平厚度1-13m ,平均5〜6m ,矿体连续性差， 有时出现尖灭，有时出现表外矿，矿岩接触界线不明显矿体an底盘是黑色片岩，不稳固，仁4~6尤其是底盘靠近矿体有一 较大的断层破碎带；顶盘是厚层大理岩，较稳固该矿使用的 是爆力运搬阶段空场法当矿块沿走向布置时，矿房长度40〜45m ;垂直走向布置时，矿房长度20〜25m矿房宽度沿走向 布置时l2-18m ;垂直走向时20〜24m顶柱厚度7〜8m ,底 柱厚度5〜6m，中段高度60m矿房面积控制在400〜800mJ 采用脉外采准方式01—38型凿岩机凿岩，电耙岀矿崩矿 步距为每次2〜3排，炮孔孔径70mm ,最小抵抗线为2.2m ,孔底距1.2〜1.6m，爆力抛掷距离为24〜40m不等据统计矿 块生产能力220〜250t/d ,岀矿工效15〜20t/工班，采切比 83m /万t ,矿房采矿损失率9.5%.矿石贫化率10.4%⑶湘西金矿矿石稳固，围岩不稳至中稳 矿体倾角20网脉状矿体厚度12m ,采用锚杆护顶中深孔落矿房柱采矿法 阶段斜长55〜60m ,矿房宽IOm ,矿壁2 ~ 3m ,不留顶柱和底柱矿房由上而下分为两分段，分段切顶和分段回采先从顶部 切割天井将第一分段矿房沿顶切开，高度3m ,用砂浆锚杆护 顶。

在下部由两个切割天井将底拉开，高度2.5mo在分段下 部开切割槽在切割天井中用丫G—40型凿岩机打上向扇形中 深孔，导爆管一非电导爆系统微差爆破矿房底部沿走向布置 电耙道，矿房回采的矿石用电耙耙入溜井，由中段运输平巷 装车运出矿房两侧留2~3m矿壁，部分矿壁在回采相邻矿 房时一并回收口0］在国外金属矿山，中厚倾斜矿体主要以房柱法、分段空场采矿法近年来，随着无轨采矿的推广和采掘设备的日益完善 以及支护技术的不断进步，针对中厚倾斜矿体的采矿方法也取 得了很大进展：①•使用大型液压凿岩台车，采矿进路的断面 和分层高度随之加大现在，厚度小于6〜8m的矿体一般都 不分层开采，采矿强度和效率显著提高②•广泛使用各种锚 杆支护和锚杆台车，采场空顶高度和跨度相应增大，节约了坑 木，加快了支护速度,改善了安全条件③•遥控出矿设备的 应用日渐增多，既保证了出矿工人的作业安全，又减少了矿石 损失。