岳明，史海明，康巍

（金诚信矿业管理股份有限公司，北京100089）

分段凿岩阶段出矿嗣后充填法在黄岗铁矿的应用

岳明，史海明，康巍

（金诚信矿业管理股份有限公司，北京100089）

主要介绍阶段充填采矿法在厚倾斜矿体中的应用，概述采切工程布置、回采设计和生产过程中需要注意的问题。分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法在黄岗铁矿的应用，提高了生产效率，降低了综合成本，取得了较好的经济效益，同时确保了采矿作业安全，保护了地表生态环境。结果证明分段凿岩阶段出矿嗣后充填采矿法在回采厚矿体中具有极大的优越性。

阶段充填采矿法；中深孔；厚矿体

黄岗铁矿隶属于内蒙古黄岗矿业有限责任公司，位于内蒙古赤峰市克什克腾旗北约100km处，是一座新建的大型地下矿山，设计年采选矿石180万t。

1 地质概况及开采技术条件

黄岗铁矿Ⅰ矿区是一个大型层控矽卡岩型矿床［1］，矿体主要集中分布在由钾长花岗岩与安山岩及其所夹碎屑岩所形成的矽卡岩中。开采范围内地质储量为4 620.06万t，服务年限达28a，走向长度1 021m，倾斜长度495m，矿体赋存标高为955～1 530m，倾角60°～70°，矿体平均厚度25m，属于急倾斜厚矿体。矿石构造具有多种类型，以浸染状、致密块状构造为主，矿石普氏硬度系数10～16，松散系数为1.5。一方面矿体大范围被第四系含水砂层覆盖，地下开采受到突然涌水和泥石流的严重威胁；另一方面，需要保护地表地貌，进行水土保持，不允许地表塌落，故采用尾砂胶结充填采矿法。

2 采矿方法的选择

随着矿山开采水平的提高，大型无轨设备不断发展，根据矿山实际情况，采用阶段充填法进行开采，即分段凿岩、阶段出矿、嗣后充填一二步采矿方法进行回采。矿块阶段高度为50m，分段12.5m。回采过程中，先采用中深孔拉槽爆破形成自由面，后进行垂直扇形中深孔爆破落矿，每次爆破3～5排，爆落矿体用无轨设备运输到中段溜井内。

3 阶段充填采矿法

3.1 矿块与采切工程布置

3.1.1 矿块结构参数

1）矿块长度。矿块垂直矿体走向布置，长30 m，分两步进行开采，一步采矿房，二步采矿柱。沿走向每120m设计一条矿石溜井和通风天井，设计规格2m×2m。

2）矿块宽度。矿块宽度为矿体厚度。

3）矿块高度。矿块高度为50m。

4）分段高度。分段高度由凿岩设备的穿孔能力确定［2］。如果设计分段过高，中深孔施工过程中孔的偏斜率就会增大，严重影响爆破效果；若设计分段过小就会额外增加工程量。综合考虑YGZ－90型导轨式凿岩机的有效穿孔深度和中段高度，将分段高度定为12.5m。

3.1.2 采切工程布置

采切工程包括沿脉运输巷、穿脉凿岩巷、切割巷、切割天井、出矿进路、出矿巷和拉底巷道（见图1）。

图1 采切工程布置图Fig.1 The layout diagram of mining and cutting engineering

1）穿脉凿岩巷。黄岗铁矿采用Boomer281凿岩台车进行凿岩，设计断面为3m×3m。在设备穿孔能力满足的情况下，应平均设计各排中深孔长度，使爆破矿石块度更均匀。

2）切割巷与切割天井。考虑到拉槽时夹制性比较大，为降低拉槽爆破夹制，切割巷设计断面为3m ×3m。切割井断面设计为2m×2m，作为拉槽的补偿空间。

3）沿脉运输巷、出矿进路、出矿巷和拉底巷道。沿脉运输巷断面设计为4.3m×4.3m，各沿脉运输巷通过联络巷与斜坡道相通，可供人与设备通行。在底部结构水平，沿脉运输巷沿矿体走向布置出矿进路，通过出矿巷与拉底巷道相联通，出矿巷设计断面为3.8m×3.8m。

3.2 中深孔设计与凿岩爆破参数

根据YGZ－90型导轨式凿岩机的性能，设计钻孔直径为55mm，最小抵抗线W依据钻孔直径d计算：坚硬岩类W＝（20～30）d，孔底距a依据最小抵抗线W计算：a＝mW，m＝（1.0～1.5）。考虑到采场两帮具有较大的夹制性，应当缩小排距，扩大孔底距，最终得出中深孔设计与凿岩爆破参数，如表1所示。

3.3 回采工作

1）凿岩。在切割巷及穿脉凿岩巷中钻凿上向垂直扇形中深孔，凿岩设备参数如表2所示。

2）装药、爆破、回采步骤。采用BQF—100型装药器向炮孔装入岩石粉状炸药，导爆管雷管孔底起爆，向切割槽补偿空间内爆破。首先进行拉槽爆破，然后在穿脉凿岩巷内进行正排爆破，每次仅爆破3～5排，上分段必须超前下分段不少于3排，形成阶梯状台阶。

3）出矿。矿石由卡车从斜坡道运至1 350m中段溜井或由铲运机直接倒入分段溜井，依靠有轨矿车卸至主提升系统提至地表。出矿设备参数如表2所示。

4）采场通风。新鲜风流由混合井和斜坡道进入各分段穿脉凿岩巷，冲洗工作面后由采场空区或回风井送至风井排出地表。

表1 中深孔凿岩爆破设计参数Table 1 The medium－deep hole design and parameters for drilling and blasting

表2 凿岩与出矿设备参数Table 2 The parameters of rock drilling and ore removal equipment

3.4 采空区处理

采空区采用尾砂胶结充填，充填材料为全尾砂、分级尾砂、水泥及井下采出废石［3］。一步采矿块采用全尾砂胶结充填，平均灰砂比1∶5，料浆浓度73%；二步采矿块充填采用分级尾砂充填或低配比的全尾砂胶结充填［4－5］。充填前应当做好采场内的隔墙和滤水设施［6］。

4 阶段充填采矿法的应用

4.1 应用效果

阶段充填采矿法在黄岗铁矿回采期间获得了巨大成功［7］。一方面减轻了工程量，提高了生产率；另一方面，充分利用井下废石和选厂尾砂对采空区充填，降低了运输费用。回采过程中矿区周围没有产生地面沉陷，保护了地表生态环境。

4.2 生产中需注意的问题

1）在凿岩台车穿孔过程中，为了使穿孔期间的孔偏斜率降低，在对较长中深孔钻凿时要加强地质编录工作，减少节理裂隙等地质构造对中深孔施工的影响［8－9］。

2）矿体中节理裂隙面较为发育，存在大量弱结构面，造成中深孔施工和装药与设计偏差较大，一方面是孔底偏差大，造成穿孔不均匀性增大，势必导致采矿爆破局部过于粉碎，局部大块增多。另一方面，装药时出现不连续现象，炸药之间产生的间断距离超过其殉爆距离要求，使局部炮孔内产生拒爆现象，导致大块的产生。

3）分段高度较高造成拉槽时两帮具有较大的夹制性，悬顶问题需格外注意。为了避免悬顶的发生，可以采取以下措施进行预防：（1）施工中深孔时先打一个90°的探眼，将上分段底板贯通，确保中深孔设计与施工的准确性。（2）拉槽装药时必须使用导爆索并采用孔底起爆，装药前应当对比设计进行测孔。（3）由于溶洞和裂隙较多，致使有些炮孔出水现象严重，孔底炸药长时间大量接触水，使炸药失效，不能传爆，大块增多，甚至导致悬顶产生，因此对有水的炮孔要采取必要的防水措施。

4）回采期间，下分段的回采速度不能超过上分段。

5）出矿期间产生的大块尽量不要在采场内二次爆破，避免凿岩巷与出矿巷顶板的稳定性受到影响。

出矿过程中不时有大块出现，导致出矿效率降低，出矿周期延长，二次破碎费用增加。目前项目部的二次爆破主要采用表面敷设药包的方式，频繁二次爆破会增加爆破事故发生的概率，不利于井下安全管理，因此有必要采取有效的途径降低爆破落矿的大块率。

5 结论

分段凿岩、阶段出矿、嗣后充填采矿法的成功证明此方法可以在同类矿山中进行推广应用。在黄岗铁矿进行下一阶段采矿任务时，可以将设计方案与设计参数逐步优化，从而进一步改进此采矿方法。

［1］周振华，吕林素，冯佳睿，等.内蒙古黄岗夕卡岩型锡铁矿床辉钼矿Re－Os年龄及其地质意义［J］.岩石学报，2010，26（3）：667－679.

［2］綦晓磊，宋肖杰.中深孔高分段空场嗣后充填法在会宝岭铁矿中的应用［J］.有色金属（矿山部分），2013，65（3）：21－23.

［3］刘宝友.矿山充填料的选择与应用［J］.现代矿业，2010（2）：123－124.

［4］姚香，刘成平.中国岩金充填采矿技术现状与发展方向［J］.矿业研究与开发，2004，24（增刊1）：22－26.

［5］方志甫，黄海云.多种充填采矿法在安庆铜矿的应用［J］.有色金属（矿山部分），2005，57（1）：6－7，31.

［6］米继武，王爱民.东坪金矿充填采矿法充填工艺的实践［J］.黄金，2004，25（12）：26－27.

［7］李元辉，解世俊.阶段充填采矿方法［J］.金属矿山，2006（6）：13－15.

［8］姜东泉.降低中深孔落矿大块率的探讨与应用［J］.采矿技术，2005，5（1）：79－79，84.

［9］史海明，龚浩源，任兴民，等.阶段充填采矿法二步采场回采工艺研究与实践［J］.中国矿山工程，2014（4）：17－18.

Application of sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method in Huanggang Iron Mine

YUE Ming，SHI Haiming，KANG Wei
（JCHX Mining Management Co.，Ltd.，Beijing 100089，China）

This paper mainly introduces the stage filling mining method in the application of inclined thick ore body，an overview of the mining engineering arrangement，mining design and the problems should be noticed in the process of production.The application of sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method in Huanggang Iron Mine has improved the production efficiency，reduced the comprehensive cost，achieved good economic benefit，ensured the safety mining operations at the same time，and protected the surface ecological environment.The result shows that the sublevel rock drilling and stage ore removal afterwards back－filling mining method has great advantage in mining thick ore body.

stage filling mining method；medium－deep hole；thick ore body

TD853.34

Α

1671－4172（2015）02－0019－03

10.3969/j.issn.1671－4172.2015.02.005

岳明（1989－），男，助理工程师，硕士，矿业工程专业，主要从事采矿设计及技术管理工作。