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新城金矿矿体-580m中段采矿方法设计毕业论文目 录任务书i摘 要ii第1章 新城金矿矿区概况11.1 矿区地理位置11.2 矿区的发展与现状2第2章 #矿体开采地质情况32.1#矿体地质特征32.2水文地质条件42.3 工程地质条件42.3.1矿体顶、底板岩石的强度42.3.2矿体及顶底板岩石的稳定性52.3.3矿岩物理力学性能6第3章 -580m中段采矿方法的选择73.1 #矿体开拓系统73.2 -580m中段采矿方法分析与选择83.2.1相似矿体条件矿山开采现状83.2.2 适用于-580m中段的采矿方法分析173.2.3 -580m中段采矿方法确定32第四章 采准工程设计354.1 分段运输巷道设计354.2 采场联络道及爬道的设计37第五章 回采工艺设计385.1 凿岩爆破385.2 矿石运搬385.3 采场顶板管理395.4 充填系统40第六章 结论43参考文献45 第 48 页 第1章 新城金矿矿区概况1.1 矿区地理位置新城金矿是上市公司山东黄金矿业股份有限公司的主体矿山，资源丰富，地质储量大，矿石品位高，是我国大型地下黄金矿山之一。矿区地处胶东半岛西北部望儿山北麓，西邻渤海，处于低山丘陵向滨海平原过渡地带。矿山位于山东省莱州市金城镇境内，西南至莱州县城35km、距潍坊火车站134km；东北至龙口港30km；东南距莱阳火车站110km。烟潍公路（206国道）从矿区通过，矿区每天都有通往济南、烟台、北京等地的汽车，交通十分便利。矿区距焦家金矿4km，距三山岛金矿约20km。附近还有河东、河西、望儿山、金城等大、中、小型金矿山。矿区地理坐标为：东经 1200807512009225，北纬 37255037260812。1.2 矿区的发展与现状矿山于1975年11月筹建，1976年动工基建，1980年投产，1984年达到500t/d的生产能力，1989年12月开始二期改扩建工程建设，1997年建成投产，1998年达到1250t/d的设计生产能力。在此后的生产经营过程中，矿山通过自我加压，内部挖潜，生产能力逐年增加，从1999年开始矿山生产能力稳定在1500t/d左右，黄金产量连续三年突破9万两。通过建矿近30年的开采，目前开采深度已至-530m水平。企业于2000年完成股份制改造，以新城金矿为主体组建山东黄金矿业股份有限公司，2003年8月，“山东黄金”股票在上海证券交易所上市交易。矿山现有职工2120多人，形成固定资产原值4.6亿元。截止2005年底，已累计生产黄金40多 吨，实现利润9亿多元。第2章 #矿体开采地质情况2.1#矿体地质特征#矿体为矿区内主要的矿体。-580m米以下部分的矿体平均走向NE40，倾向北西，倾角26 30，局部大于35，平均倾角29，矿体最大控制斜深1120m（159线ZK143），矿体有膨胀、夹缩、分支复合和尖灭再现等现象，厚度118.50m，以58m的级数居多，平均厚度5.80m左右，品位多为36g/t，平均品位3.58g/t，矿体最大延深处的平均品位3.28 g/t，厚度2.27m。-580m米以下部分矿体形态：平面上看为大致连续的似层状或透镜状；剖面上看为向下尖灭的三角形；空间看为向下尖灭的不规则楔形。从中段平面上看：矿体走向长度、厚度变化比较大，部分矿体紧靠主断裂面下盘产出，部分矿体则离开主断裂面一段距离，受焦家断裂次级构造控制。2.2水文地质条件本矿区属水文地质条件简单矿床。矿区处于温带大陆性气候带内，降雨量少，矿体位于焦家主构造面以下，主构造面有一层520cm断层泥稳定分布，是地下水下潜的天然屏障。未来坑道充水的主要因素是大气降雨，上、下含水带的裂隙水。区内断裂构造较发育，矿体赋存在较宽的破碎蚀变带内，局部裂隙发育又互相切割，具较强导水性。在裂隙交汇和主构造断层泥被揭穿后上下含水带裂隙水、第四纪水涌入矿坑，易发生突水。井下涌水量经测定，大致在800m3/d 左右。2.3 工程地质条件2.3.1矿体顶、底板岩石的强度#矿体赋存于断裂构造带中，矿石和顶底板岩石为一套由断裂构造而形成的构造蚀变岩。岩石强度取决于构造破坏的程度和蚀变强度。碎裂岩为矿体主要顶板，强度最低，平均普氏系数f=46，属于中等的和尚坚固的岩石。然而最低抗压强度仅130kg/cm2，为软弱的岩石，并且有明显的软化性。糜棱岩是矿石的一种，强度中等，普氏系数f=78，个别达到10，属于坚固的岩石。绢英岩化花岗闪长岩为矿体底板及部分矿体，强度较高，普氏系数f=1112，属于很坚固的岩石。2.3.2矿体及顶底板岩石的稳定性矿体顶板包括角砾岩、碎裂岩和断层泥。岩石蚀变甚强（主要为绢云母化）内部连结微弱，甚至无连结，钻进中时有塌孔现象，岩心多呈碎块状和砂砾状，呈柱状者甚少。坑道中揭露均松软易碎，落顶严重，很不稳定。其中断层泥为塑性体，压缩紧密，不透水，但强度很低容易变形和滑动。矿体一部分为糜棱岩，厚度不稳定。胶结紧密，裂隙不发育。岩心多呈柱状，坑道中坚硬完整，具有很好的稳定性。矿体底板及一部分矿体为绢英岩化花岗闪长岩。有较高的力学强度，但裂隙比较发育，纵横交错的裂隙将岩体割切成大小不等的复杂的结构型式。一般情况下，裂隙多细小闭合，不同形状的岩块相互镶嵌，仍可保持很好的稳定性。因此坑道中绝大部分巷道不需支护。应引起注意的是一部分较大的裂隙往往有泥化现象，引起轻度滑邦。在其交会处特别是在顶板形成倒楔形体时，容易造成冒顶。据坑道观察最大冒顶高度达3m以上。2.3.3矿岩物理力学性能矿体硬度系数f=78，顶底板硬度系数f=1112。矿石平均体重，表内矿为2.64t/m3，表外矿为2.79 t/m3，围岩体重为2.7 t/m3，矿、岩松散系数为1.6。矿体及底板岩石属坚硬-半坚硬岩石，岩体比较稳定，局部破碎带或裂隙发育处除外，工程地质条件好；矿体顶板岩石不够稳固，特别是当矿体紧靠断层泥或矿体距断层泥的距离较小时，顶板岩石一旦揭露就极不稳固，容易塌方，塌方高度3米以上。东北大学继续教育学院毕业设计（论文）用纸 第3章 -580m中段采矿方法的选择3.1 #矿体开拓系统自建矿以来，为适应生产发展的需要，新城金矿已经完成三次开拓过程建设，形成主斜井、主竖井斜坡道、主斜坡道等多种开拓方式共存的局面。初期工程由山东烟台黄金设计研究院设计，采用下盘主斜井开拓方式，开拓深度至-205m，该主斜井提升系统已关闭。二期改扩建工程由秦皇岛黑色冶金矿山研究设计院设计，采用主竖井加辅助斜坡道联合开拓方式，竖井为混合井，净直径5m，井深499m（+33-466m），箕斗为底卸式箕斗，容积为6.3 m3，罐笼尺寸为36001600mm，双层单罐，箕斗和罐笼互为配重。破碎硐室设于-409m水平，混合井旁有主溜井系统，服务于-380m以上的矿体回采。辅助斜坡道从地表施工至-383m水平。三期工程由山东烟台黄金设计研究工程公司设计，采用主斜坡道开拓方式，主斜坡道已延伸至-700mm水平。现正在进行深部盲竖井开拓工程施工，同时施工辅助斜坡道，预计明年将投入使用。3.2 -580m中段采矿方法分析与选择3.2.1相似矿体条件矿山开采现状 （1）蚕庄金矿倾斜矿房分层充填法实例蚕庄金矿矿体赋存于构造破碎蚀变带中，严格受断裂带控制，倾角3740，矿体和围岩分为中心碾压带、上下盘松动带和围岩完整带。中心碾压带以主断裂面断层泥为中心，为矿体本身和直接顶底板，蚀变强烈，岩石破碎。矿体平均厚度32-40m，品位7.84g/t。采用下盘斜坡道采准方式，中段高30m，共布置4个分段，分段高度6m。每个分段分三个分层，暂留5m底柱。矿房沿矿体走向布置，矿房跨度7.5m，长度为矿体厚度，矿房从矿体一翼向另一翼后退回采。矿房在垂直投影方向呈70倾斜布置，可避免和减少相邻矿房搭接处不稳定岩体的冒落，并且采场顶板上方凸出矿石可以支撑于先回采矿房的充填体上，矿房顶板由原来的“悬臂梁”受力状态变为“简支梁”，有利于顶板稳定。同时，可改善充填体的受力情况，提高充填体的稳定性，有利于减低水泥消耗。矿房采用梯段式连续回采方式，避免了二步回采矿柱时带来的一系列问题。在回采矿房过程中，一侧始终是原盐实体，均衡了二步骤回采中矿房和矿柱稳固条件，有利于采场顶板控制。在部分极不稳固区域，采用长锚索和短锚杆联合控顶技术。回采时采用浅孔落矿控制爆破，每分层采完后，用尾砂胶结充填充上，控顶距控制在1m。新鲜风流从下部运输平巷经矿房内顺路人行泄水井进入采场，污风由采场经分层联络道、分段平巷、斜坡道至上中段回风平巷排出。 主要经济技术指标：采场生产能力t/d采矿工效t/班铲运机台效t/小时卡车运输工效t/班采矿损失率%采矿贫化%105.57t24t 153.66 5.5213.92图3.1 采矿方法总体布置图1-五中段运输平巷；2-联络道；3-360线溜井；4-364线溜井； 5-六中段运输平巷；6-脉内顺路溜井；7-脉内顺路人行泄水井；8-分段平巷；9-分段联络道；10-长锚索（2）焦家金矿机械化上向进路充填法实例焦家金矿属破碎带中温热液蚀变花岗岩型金矿床，矿区内的断层构造、节理裂隙及其发育，破碎带中派生出许多次级构造，相互贯通，对矿体及围岩的整体性破坏极为严重。矿区内岩石非常破碎，容易冒落。焦家金矿1号矿脉为主要工业矿脉，走向长1200m，倾角25-60，矿体厚度从几十厘米到数十米不等，多数为薄至中厚矿体。矿岩虽然破碎，但其硬度却较高，其中黄铁绢英岩f12，黄铁绢英岩化、绢英岩化花岗者f810，黄铁绢英岩化碎裂岩f68。矿石密度为2.78tm3，松散系数为1.6。采用下盘折返式斜坡道和分段平巷，脉内外溜井、脉内充填人行井和泄水井的采准系统，垂直走向或沿走向水平进路回采；采用无轨采矿设备凿岩和出矿，长锚索、短锚扦、金属网联合护顶以及高浓度接顶充填。采场多沿矿体走向布置，一般长3060m，宽为矿体水平厚度，高为中段高，即40m。底柱高为68m，亦可不留底柱。即从中段水平开始回采，顶柱高3m。在中段垂高上一般划分三个分段，分段高度为10.512.0m，每个分段服务34个分层，分层采高33.5m。回采是自下而上分层进行，分层内用水平进路回采。回采进路有沿走向与垂直走向布置两种：当矿体水平厚度较小，多数构造节理垂直走向分布，沿矿体走向分布着大量夹石时，可采用沿走向或斜交走向布置；相反则宜采用垂直走向布置回采进路。分层回采顺序通常是自采场两端向中央或至上盘向下盘后退式回采（进路沿走向布置时）。试验采场回采进路是沿矿体走向布置的，分层回采顺序是自分层横巷起，由北向南、从上盘到下盘，采一隔一地回采第一步进路，并以灰砂比110（切割层14）水泥尾砂胶结充填，务必使其充分接顶。最后再按照第一步进路回采顺序逐条回采剩下的第二步进路，采完后以尾砂充填。第一、二步进路均用灰砂比为1516的水泥尾砂浇面接顶，以利上分层回采时无轨采矿设备的可靠行驶。第一分层（即切割层）回采结束后，先用150号混凝土配1014mm钢筋网做成人工假底，厚为0.4m，以利将来顶底柱的回收。采场主要借助于井下主风流所形成的负压进行扩散通风，在采场两端及回采进路较长时，必须安设局扇辅助通风。采场风流线路是：新鲜风流由斜坡道经分段平巷或由出矿横巷经泄水井合并进入分层联络道，清洗回采进路工作面后，污风由充填井上至通风联络道，排至总回风巷。由于矿岩均较破碎，因而必须重视采场顶板的维护，除应采用顶板控制爆破技术，保证回采进路顶板的乎整，减轻爆破振动对顶帮岩体破坏外，还应根据不同地段、不同情况采取有效及时的支护措施。一般永久性采准巷道用喷锚支护，个别极破碎地段用喷锚网联合支护，采场回采进路主要用管缝式或涨壳式锚杆支护。图3.2 焦家上向进路充填法1-运输大巷；2-措施斜井；3-休息室；4-维修硐室；5-材料库；6-泄水井；7-分层横巷；8-分层联络道；9-矿石溜井；10-充填井；11-脉外溜井；12-充填进路；13-回采进路；14-分段平巷；15-分段联络道；16-斜坡道；17-长锚索；18-护顶巷道；19-泄水平巷；20-运输大巷；21-出矿巷；22-充填通风联络道；（3）界河金矿下向分层胶结充填法实例界河金矿床赋存在望儿山断裂的下盘，沿断裂面两侧岩石构造发育，破碎带宽2030m。断层面上有520cm的断层泥，以断层泥为中心向两侧依次为绢英岩化花岗质碎裂岩、绢英岩化花岗岩。界河金矿的4号矿体储量较大，品位较高。靠近望儿山大断层。矿体上盘及靠近断层10m左右的矿石非常破碎，主断裂下盘10m以外的矿岩，稳固一些，但构造、节理发育。矿体倾角3742，平均40，水平厚度为0.530.5m，呈透镜状，矿石品位分布不均，靠近大断层破碎部分品位为1030gt，下盘品位低为26g/t，平均品位为14.28gt。上盘围岩为构造接触，界线明显；下盘界线不明显。采场沿矿体走向布置，长约2025m，中段高为27m。在-26m中段的419线附近向矿体下盘掘进装矿巷道，以装矿巷道向上掘进溜矿井和脉外人行通风井，再从人行通风井的-1m标高处向矿体上盘掘进第一分层的人行、出矿、通风平巷，至矿体上盘边界。当分层采充完毕后，再掘进下层的分层平巷，上下分层平巷应错开一半布置。在+4m中段，距4208采场边界3m处，以平行于勘探线方向，向矿体上盘掘进充填联络巷，采准巷道的总长折合标准巷道147.5m，采准比为10.93mkt。回采工作自上而下分层进行，分层高2.5m，分层内用进路回采。各分层一般分三条进路，进路沿走向布置，从上盘到下盘依次编为1号、2号、3号。1号进路宽3m左右，2号、3号进路宽为3.54m。先采1号，再采3号，1号、3号采完充填后采2号。进路以15左右的向上坡度向4028采场方向推进。对靠近上盘断层的炮眼要求采取控制爆破，即多打眼少装药。对于2号进路则先以2.5m2.5m的断面紧靠1号进路掘至尽头，再劈与3号进路相邻的矿壁，这样可使3号进路的充填体获得一定的养护时间。采场出矿在分层联络通道进口安装一台15kW电耙，利用导向滑轮进行扒矿，将进路的矿石扒至分层平巷内，然后再扒运到矿石溜井中。图3.3 下向分层充填采矿方法1-运输巷道；2-原探矿穿；3-溜矿井；4-回采进路；5-分层巷道；6-顺路人行通风天井；7-通风人行天井；8-装矿巷道；9-充填联络巷道；10-顺路充填天井3.2.2 适用于-580m中段的采矿方法分析（1）深部矿体的分层崩落法分析分层崩落法将矿体划分成矿块，矿块自上而下分层进行回采。每一分层随着回采工作的进行，在底板上铺上假底，然后进行人工放顶，把上部假顶及覆盖层放下，使其充满采空区，作为下一分层回采时的假顶。它是以崩落围岩来实现地压管理的采矿方法，即随着崩落矿石，强制（或自然）崩落围岩充填采空区，以控制和管理地压。在小断面内凿岩出矿，安全高效。分层崩落法是从上向下分层回采矿块，随着回采工作的下降，及时崩落覆盖岩层和围岩，充满采空区。在崩落覆岩以前，要求在已采工作面的底板上，铺设垫层（即假顶）（如金属网）。分层崩落法按回采工作面布置形式可以分为进路式和壁式两种形式。进路式分层崩落法应用最为广泛，可以用在各种产状的矿石松软和围岩不稳固的矿体条件。该法中分层回采以进路方式进行，进路从下盘向上盘推进。整个分层的回采顺序是从矿体边界向中央放矿溜井后退式回采。壁式分层崩落法使用连续的长工作面从矿块边界向中央后退式回采。它的优点是比进路式的生产能力大，通风条件好。但顶板管理困难，因此，在地压大的地方一般不使用。图3.4进路式分层崩落法1-回风巷道；2-阶段运输巷；3-人行设备材料天井；4-放矿溜井联络巷；5-放矿溜井；6-回风巷道；7-回风联络巷道；8-穿脉巷道；9-分层联络巷道；10-分层切割巷道；11-回采进路；12-人工假底（2）上向进路充填法分析上向进路式充填采矿法是在分层充填采矿法基础上发展起来的，该法用于矿岩更加破碎、稳固性较差的矿体。这种采矿方法的主要特征是，在矿块是划分分层，然后按一定规律划分进路，类似于巷道掘进一样，逐条进行回采，采完后进行进路的充填接顶，直到分层回采结束，然后转向上一分层的回采，直到矿块回采完毕。上向进路充填采矿法的主要优点是，矿体的安全性好，其次是灵活多变，适用于几乎所有产状与开采技术条件的矿体。使用上向进路充填采矿法的矿山一般均采用下盘脉外斜坡道、集中溜矿井及脉内充填通风井的采准方式，即将斜坡道、分段平巷、分段联络道、分层联络道等主要无轨巷道和溜矿井均布置在稳固的下盘岩中，以便于这些巷道的维护，而只将充填井、通风井等布置在脉内。通过以上采准工程，就能使无轨采矿设备自地表或阶段水平自由地驶向各分段的各个采场。材料用铲运机运入采场，人员走平缓的斜坡道上下采场上向进路充填采矿法进路的布置形式是，当矿体较厚大时，即矿体厚度大于20m时，垂直矿体走向布置进路；当矿体厚度小于20m时，则沿矿体走向布置进路。采场长度选择所选用的出矿设备而定，主要有电耙出矿方式和铲运机出矿方式。回采方式有隔一采一的方式和逐条连续回采方式 。进路的充填是采用尾砂胶结充填方式，一般分23次充填，确保进路充填接顶。上向进路充填法对于破碎、复杂矿体是非常有效的方法，在国内外都得到广泛的应用。下表是我国使用上向进路充填法的部分矿山的参数：表3.1开采技术条件矿山名称焦家金矿新城金矿河东金矿金川镍矿赋存条件矿体厚度/m0.31451.8601.8724.549095矿体倾角/()2540264325553990平均40平均29平均38矿体走向长/m1号矿体12001号矿体3205701300埋深/m440340矿岩性质矿石名称蚀变花岗岩黄铁绢英岩化花岗岩黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩超基性硫化镍矿坚固性系数81081071346稳固性中等稳固中等稳固中等稳固中等稳固节理发育品位/gt-16.58.286.12Ni2.13%Cr1.01密度/tm-32.782.82.632.85上盘岩石名称绢英岩化碎裂岩绢英化斜长角闪岩构造角砾岩花岗质碎裂岩绢英岩化花岗质碎裂岩绢英岩化花岗质碎裂岩坚固性系数684691046稳固性不稳固不稳固不稳固稳固性差密度/tm-32.782.82.632.8下盘岩石名称黄铁绢英岩化花岗岩，硅化花岗岩黄铁绢英岩化花岗闪长岩绢英岩化花岗闪长岩蛇纹石、透闪石、绿泥石片岩坚固性系数810812941046稳固性稳固稳固稳固不稳固密度tm-32.782.82.632.8表3.2 设备配套状况表矿山名称凿岩设备装载搬运设备运输设备提升设备河东金矿7655型凿岩机WJD-0.75型EHST-0.5型ZK1.56100型架线电机车，1.0m3固定式矿车0.7m3侧翻式竖井双层单罐提升斜井吊车提升采区斜坡道玲珑金矿H-14型单臂液压凿岩台车7653型凿岩机台车150t台班7655型32t台班T0R0-250BD型柴油铲运机80T/台班ZK3-6250型电机车0.55m3翻斗车0.7m3固定矿车主斜井单箕斗平衡锤提升180kW竖井提升机辅助斜坡道焦家金矿H-14型单臂液压凿岩台车65t台班EST-2D型电动铲运机77.5/台班ZK7-6/205型电机车2m3底卸式矿车主井单箕斗双罐笼混合井提升辅助斜坡道上向进路充填采矿法灵活多变。能较好地适应破碎、倾斜、变化大、夹石多的矿体开采。可利用改变进路方向、断面大小、进路长短等来适应矿体开采条件的变化；由于上向进路充填采矿法采场数目少且集中，不仅可以充分发挥无轨设备灵活机动的特点，而且采场施工管理方便；由于上向进路充填采矿法采用进路回采，接顶充填，单个进路跨度小，顶板暴露时间短，安全性比上向水平分层充填采矿法要好得多。据此，上向进路充填采矿法对于矿岩破碎、形态变化大的矿体以及用于顶底柱矿石的回收是一种行之有效的采矿方法。充填接顶是上向进路式回采的关键，而水平进路的充填接顶难度又颇大。采用这种采矿方法的岩金矿山，在多年的生产实践中探索出许多充填接顶措施，(1)实行分段分层充填工艺而不采用一次进路全长全高的充填方式；(2)控制进路的顶板稍成拱形，以保证进路顶板两侧全线接顶。将充填管下料口悬在进路最高处并实行多点投料；(3)提高料浆浓度。焦家、新城均随着采深加大，采用自流输送，而且增大了水泥贮仓的下料口尺寸，改用较大型号给料机，增加中继式加砂系统，建立充填站微机自控系统等。引流水及洗管水均由组合式三通阀控制，使之不进入已充填完的进路内；(4)加强脱水措施。减少尾砂中的细泥含量，增加挡墙的脱水面积，增设专门的脱水管以起到排气、排泄溢流水和充填接顶预报作用，(5)在进路两帮设立隔离墙、预挂水泥砣柱等补充接顶的办法。上向进路充填采矿法应进一步解决生产能力偏低，损失、贫化偏大的问题，应寻求新的充填工艺，缩短充填作业的时间，加快充填循环；使用长锚索和管缝锚杆护顶，研制或引进服务台车，以确保回采过程的安全和提高采矿强度；继续研究改善细粒级的脱水效率，提高尾砂的利用率，提高料浆浓度，提高充填体的强度，实现细砂充填工艺过程的自动控制，在保证料浆浓度和絮凝剂的前提下，进一步降低灰砂比，并满足强度要求，降低充填成本。（3）下向分层充填法开采分析下向分层胶结充填采矿法在20世纪80年代初应用于我国岩金矿山。该法已广泛应用于山东招远灵山金矿、山东界河金矿、浙江诸暨金矿、河南前河金矿等黄金矿山。经过科技工作者十几年的探索和研究,取得了较快的发展和令人瞩目的成就。该采矿方法的回采顺序是在阶段中由上而下进行,并在人工混凝土假顶保护下进行分层回采。多年来，矿山科技工作者对该采矿方法的结构参数、充填材料的选择与配比、充填体的受力情况、充填体中布设钢筋直径的大小与网度尺寸、回采顺序与方式、进路的断面形状、顶帮的支护形式等诸多工艺环节进行了深入的研究和探索,从而形成了一套较为完善的技术工艺系统.实践证明,该采矿方法是解决矿岩破碎、开采技术条件复杂的难采矿体较为有效的采矿方法。但该法在使用中仍存在着不少问题：（1）生产工艺过于复杂，进路回采打眼、装药、出矿频繁，影响矿山生产；（2）充填辅助作业时间长，循环作业管理复杂，生产能力偏小；（3）下向进路充填采矿法要求充填体强度高，因而充填成本较高，影响其使用推广。图3.5通下向分层充填1-脉外巷道；2-穿脉巷道；3-下盘人行顺路井；4-人行通风井；5-分层巷道；6-进路；7-充填井；8-充填横巷；9-充填井；10-人工顶板图3.6 下向胶结充填法高进路方案1-充填井；2-行人通风井；3-分层巷道；4-溜矿井；5-电耙绞车硐室；6-采矿进路工作面；7-高进路；8-锚杆；9-沿脉巷道；10-穿脉巷道（4）上向水平分层充填法上向分层充填采矿法是自下而上分层回采，每分层先采出矿石，然后充填废料，以支撑采空区两帮和作为工作平台。该方法为工作面内循环作业，凿岩、爆破、支护、出矿、充填构成采矿循环，采完一分层后，继续下一分层的回采作业。回采过程中，采矿顶板与作业空间在人视力与支护工具范围内，人员设备作业的安全性可得到有效控制。该方法适应于矿石稳固、围岩不稳固的倾斜、急倾斜矿体，也适应矿体形态复杂，分支复合变化大的矿体。除点柱式分层充填法之外，该法是一种适应范围广、贫化损失率的采矿方法。水平分层充填采矿法在瑞典、加拿大、美国、澳大利亚、意大利及其他国家广泛地用于开采矿石极稳固、围岩松散的急倾斜薄矿脉和中厚矿体。在加拿大，每年用充填法开采的矿石量达到27003200万吨，占地下开采石总量的35%40%，其中87%是用各种不同形式的分层充填法方案开采出来的，比较典型的矿山有瑞典的汤普森矿、斯特拉思科纳矿等。在日本约有43%的有色金属矿石是用充填法开采出来的。对于埋藏条件很复杂的矿体，主要是采用机械化上向分层充填采矿法进行开采，在瑞典的45个矿山中有近乎一半以上的矿山采用该方法。但上向分层充填采矿法存在如下缺点：A矿房矿柱分步骤进行开采，留下的大量矿柱存在时间滞后，加大矿柱回采难度，造成矿石的贫化与损失；B顶板管理复杂，护顶工作量大。充填采矿法因为不会产生大规模的地压活动，工作面的顶侧能够看得着，摸得到，松石浮石易于处理，因而其本身应该是一种安全的采矿法。但由于充填采矿法其生产作业人员总是在大面积暴露的岩层下作业，回采时间长，因而采场冒顶事故时有发生，且占据矿山冒顶事故的1/3，因此，充填法的顶板管理是一项重要的日常工作，爆破后要进行顶板检查、处理松石后再进行后续作业。采用长锚索及短锚杆护顶，可以有效的解决冒顶的问题，但同时，也增加了一道工序。C充填法中最关键的问题是采、充时间相对较长，影响了生产的组织与循环，因而难以有效地提高采场生产能力，增大矿块单位面积的出矿强度。此外，由于充填体强度等原因，出矿过程中会出现矿石混入充填料的现象，从而导致矿石的二次贫化与损失，个别情况不好时甚至会导致二次贫损超过一次贫化与损失。图3.7 上向水平分层充填3.2.3 -580m中段采矿方法确定通过对相似矿体条件矿山的开采方法统计、分析，结合#矿体的具体条件，分析了上向水平分层充填法、分层崩落法、上向进路充填法及下向进路充填法4中方法的可行性以及优缺点，最后选择了上向水平分层充填法。表3.5 采矿方法对比采矿方法优点缺点上向水平分层充填法1. 机械化程度高，生产能力相对较高； 2. 劳动工人熟练度高，有助于提高劳动率；1.落矿、出矿及充填时间相对较长；2.长锚索及短锚杆的支护增加了工艺的复杂性；分层崩落法1.矿石回收率高、贫化率低；2.采准、切割简单；3.在人工假顶下工作，安全；1.生产能力低，劳动生产率低；2.机械化程度低，劳动强度大；3.支护工作复杂，木材消耗量大；4.回采工作面通风条件差；上向进路充填法1机械化程度高，劳动强度低；2.劳动工人熟练度高，有助于提高劳动率；1.充填接顶困难；2.生产能力较低；下向分层充填法1.矿石回收率高、贫化率低；2.在人工顶板下工作，安全；3.进路的方向位置可以根据矿体条件的变化进行调整，灵活性大；1.生产工艺过于复杂，进路回采打眼、装药、出矿频繁，影响矿山安全2.充填辅助作业时间长，循环作业管理复杂，生产能力偏小；3.要求充填体强度高，因而充填成本较高，影响其使用推广。其采矿方法与构成要素是，沿矿体走向划分采场，矿房隔一采一，一步矿房宽8m，二步矿房宽7m；盘区用下盘脉外分段平巷和脉外集中出矿溜井、脉内充填通风井的无轨采准方式。平行矿体下盘边界布置分段巷道，分段高10m；各分段巷道通过分段联络道与主斜坡道相通；分层联络道与采场相通；溜井联络巷与中段集中出矿溜井相联，从而构成盘区下盘脉外无轨采准系统。盘区分二步骤进行回采，先用上向分层尾砂胶结充填法自下而上回采一步矿房，分层回采高度为3.33.4m，采场空顶距4.8m；待一步采场采完三分层后，回采二步采场，并与一步采场保持三分层的间距，二步矿房回采结束后，充填并结顶。采场下部不留矿石底柱，直接从各中段底板开始回采，底柱分层回采高度5m，回采后在底板上构筑钢筋混凝土假底，上部留6.0m的顶柱，待中段各采场回采结束后统一回采，采场分五个分段，每个分段分为三层。图3.8 上向水平分层充填法第四章 采准工程设计4.1 分段运输巷道设计分段运输巷道主要运行铲运机、柴油卡车等无轨设备，所以断面设计时要符合设备运行要求。巷道所穿过的岩石属稳固致密岩石，矿体下盘围岩较稳固，巷道的顶压和侧压相对较小，巷道采用拱形断面，拱为三心拱。经计算，巷道断面选用规格为4.33.51m四分之一三心拱，断面面积为14.13。巷道掘进采用SANDVIK DD210凿岩机，施工中进行光面爆破。爆破使用2#岩石乳化炸药，电起爆器引爆，非电导爆管起爆。巷道掘进炮孔布置图如下： 图4.1 分段巷道掘进炮孔布置图1、2、3、4为起爆顺序，实心孔为装药孔，空心孔为空孔，光面层厚度为500700mm。掏槽方式为螺旋掏槽，每个掏槽孔装药1.82.4kg，即九到十二个药卷；辅助孔每孔装1.51.95kg，即七到九个药卷；周边孔每孔装药0.61.0kg，即三到五个药卷。一次循环掘进爆破消耗炸药47.652kg。分段巷道掘进中需加风机进行局部通风，由于斜坡道风压较高，故采取抽出式通风。风机安放在分段巷道内，靠近工作面，出口应安放在斜坡道内，距离分段联络巷十米处，保证污风能顺利抽出。4.2 采场联络道及爬道的设计采场联络巷为人和铲运机进入采场的通道，所以规格必须满足出矿需求。根据柴油铲运机的尺寸，采场联络巷的规格为3.23.1m，断面面积为9.2。采场联络巷施工中应根据分层高度确定坡度，严格控制巷道方向，优化施工质量。爬道经联络道通上盘回风巷，下口在采场内，用于走充填管和回风之用。爬道规格为22m，三分之一三心拱，断面面积为3.72。在采场压顶过程中，距离爬道口两三米远时，采矿技术人员应通知作业人员，做好安全措施，防止顶板跨落。第五章 回采工艺设计5.1 凿岩爆破 凿岩采用SANDVIK DD310凿岩机，钎杆长为4m，直径为45mm，孔深为3.53.8m。爆破采用2#岩石乳化炸药，起爆器起爆，非电导爆管半秒延期引爆。测量工程技术人员在回采前按设计标出采场的中线、腰线，地质技术人员根据现场实际标出地质边界，采矿技术人员按照地测技术人员的给线进行现场指导，并在施工前对施工人员进行技术交底，否则，不许擅自开炮。落矿眼采用梅花布孔，排距为0.60.7m，孔距为0.70.9m。控爆眼排距为0.6m，孔距为0.7m。落矿眼为满爆眼，控爆眼采用间隔装药，每孔有两个同段导爆管雷管。5.2 矿石运搬爆破下来的矿石由铲运机运出采场，在分段巷道内装入坑内卡车，然后运至-520m分段8#、9#溜井，下放到-550m电卡装载点，经斜坡道进入主出矿系统。5.3 采场顶板管理由于#矿体矿岩比较破碎，回采中一般可采用管缝式锚杆及喷锚网支护，一般情况下采用1.8m长的管缝式锚杆，一步采网度为1.5m1.5m，二步采网度为1.0m1.0m，梅花形布置，并且锚杆要垂直于节理面，特殊情况下根据现场实际情况加密，也可采用木立柱、矿石点柱及喷射混凝土支护。特别破碎区段，可采用注浆长锚索与树脂锚杆联合控顶技术，由于注浆长锚索全长锚固，其锚固力大，不会因为爆破震动和岩层错动而失去锚固效果，可预先加固大断层破碎带；树脂锚杆配加金属网（条）取代现用的管缝式锚杆的方法。与管缝式锚杆相比，树脂锚杆承载速度快（一般安装后60s即可达到8t承载力，300s后可达10t），尤其是该方法以端部锚固为主（药卷长度600mm），使孔口松动圈内保持空孔状态，可以容纳表层岩体破裂变形，适合破碎顶板的破坏形式。5.4 充填系统充填系统在地表建有充填站，充填站内建有料仓，安装搅拌设备及自动控制系统。充填浆体采用管路输送，充填管路上部架设在充填井中，下部架设在盲回风井中，经上中段上盘回风巷、采场充填回风井进入采场，实施充填作业。矿山采用立式砂仓自流管道输送充填系统。立式砂仓容积为1000m32，水泥仓容积为250吨，搅拌桶尺寸为20002000mm、电机功率37kw 。通过采用全压气造浆，取代风水联动造浆工艺，提高放砂口放砂浓度，并相应调整砂仓内的水砂比，充填料浆浓度达到了72%74%。另外，为降低充填料浆对管路的磨损，稳定流态，使用软管泵，从而形成了立式砂仓压气流态化高浓度胶结充填新系统。灰砂比1:4时，充填体强度4 mPa；灰砂比1:10时，充填体强度2 mPa，完全满足生产要求。充填料浆从下料口由充填管经南风井、上盘回风巷、充填井达到采场，充填倍线约45，充填能力为70-80m3/h。充填材料及配比：充填骨料为含泥量低于15%的脱泥分级尾砂，胶结材料为325#普通硅酸盐水泥。一步、准一步采场用水泥、尾砂胶结充填，灰砂比1:10，二步采场用分级尾砂充填，所有采场均用1:4的水泥、尾砂充填浇面，浇面层厚度0.30.5m。充填前主要准备工作采场联络巷与采场联通一侧构筑脱水隔墙，隔墙高出充填面0.30.5m；在采场靠上盘及下盘处各布置一个脱水笼。脱水笼由610mm 钢筋组成的主副筋焊接而成，其外表用麻布包扎，下部用4”聚绿乙烯管联到采场外。在充填通风井消失位置顺路架设倾角为45的钢制脱水井，脱水井筒上规则布置许多100mm的脱水孔，其外表用麻布包扎。充填：采场充填用多点下料，多次充填的办法。用三角架支承充填管，每次充填34小时，充填高度1.5m，充填量150200m3。充填浇面时，工人进入采场移动充填管，保证充填浇面平整。充填浇面养护57天后，进入采场下一分层回采。第六章 结