对于急倾斜中厚矿体，可依据矿岩稳固程度分别采用无底柱分段崩落法、空场法和充填法进行采矿[1,2,3,4,5]。其中，无底柱分段崩落法主要在覆岩下放矿[6,7,8]，对于露天转地下矿山，由于矿体上部为露天坑底，采用无底柱分段崩落法时需要在露天坑底崩落围岩形成覆盖层，极易诱发露天坑上下盘围岩产生大规模移动，造成地表塌陷冲击井下采场，给井下开采造成安全隐患，同时对于黄金等贵金属的开采，矿石损失贫化大；阶段空场法主要采用分段凿岩，阶段出矿，采准切割工程量大，需留设顶柱、间柱，造成矿石损失，采场形成生产能力时间长[9,10,11,12]；充填法适合开采任何矿体形态及矿岩稳固程度的矿体，但是对于尾砂不能充填的矿山，采用该方法存在一定的困难。为简化矿床开拓设计，减少采准切割工程量，加快矿山建设，提高矿山生产效率，降低采切比，满足矿山地压管理要求，依据急倾斜中厚矿体赋存空间形态，提出采用长矿房连续开采干式充填采矿技术[13,14,15,16,17,18,19,20]。针对青龙沟金矿露天转地下北采区工程地质条件及矿岩稳固程度划分矿段，研究采用长矿房连续开采干式充填采矿法，无间柱连续落矿回采矿体，采用废石等连续干式充填采空区，并进行了现场工业试验以及技术经济指标分析。
1 长矿房连续开采干式充填采矿法
图1
在Avoca采矿法中，采场可以从两端进入，采场的前端用于出矿、钻孔、装药和爆破，采场的后端主要用于充填空区。采矿从一端向另一端线性进行，限制回采顺序；该方法需要大量的废石进行干式充填，如果井下没有足够的废石，需要从地表倒运废石到井下。另外充填作业面与爆破工作面之间跨度是非常重要的参数。在此种条件下，如果矿岩质量较差，将造成上下盘围岩、矿体产生冒落，造成采场矿石严重贫化、损失，因此需要分析并计算合理的充填作业面与爆破工作面之间无支护的最大跨度。
修正的Avoca采矿法，将充填作业面与回采工作面紧密衔接，使采场全部处于充填状态。因此，矿石回采爆破直接面对充填体，即缓冲爆破。但是此种爆破容易造成矿石贫化，矿石与废石混杂在一起。采用空区监测系统可全面控制矿石贫化。该方法的优点是连续充填保证充填采场上下盘围岩暴露面积小，减少切割工程量，也减少来自上下盘围岩的贫化。青龙沟采区北矿段即采用修正的Avoca采矿法。
2 矿山开采技术条件
大柴旦矿业有限公司青龙沟采区北矿段上部为露天开采，目前露天开采已经结束。露天境界上部尺寸为800 m×450 m，下部尺寸为400 m×50 m，境界最高标高为3 742 m，台阶高度为10 m，台阶坡面角为55°~65°，坑底标高为3 506 m，封闭圈标高为3 665 m，最大边坡高度为234 m，凹陷部分边坡高度为158 m，最终边坡角为41.5°~43.0°。青龙沟金矿采矿许可证范围内共划分为青龙沟采区南矿段和青龙沟采区北矿段2个矿段，目前主要开采采区北矿段，即露天转地下部分。青龙沟采区北矿段共探明4条矿体，编号分别为M2、M3、M3-1和M3-2，其中M2矿体规模较大。青龙沟采区三维地质模型如图2所示，主要矿体特征如下：
图2
图2
青龙沟采区北矿段三维地质模型
Fig.2
3D geological model of north section of Qinglonggou mining area
青龙沟金矿主矿体（M2）位于16250N-16550N勘探线间，形态呈一东倾的简单板状，向深部局部有分支，在走向和倾向上都有很好的稳定连续性。矿体为蚀变的变质砂岩，上下盘一般为硅化的白云质大理岩。矿化域厚度一般为数米至10余米。矿体呈似层状和透镜状，走向为337°，总体倾向NE，倾角60°至近乎直立，走向控制长度为685 m，在矿体内，高品位带呈条带状或团块状分布。矿体走向长度为675 m，在倾向上延伸283 m，矿体平均厚度为10 m，厚度变化系数为81.50%，厚度较稳定。矿体品位为0.01×10-6~48.80×10-6，平均品位为5.51×10-6，品位变化系数为170.60%，有用组分分布不均匀。经多年露天开采，剩余矿体走向长度为675 m，倾向最大延深174 m。
矿区内断裂和褶皱发育，新构造运动强烈，地形切割剧烈，山势陡峻，沟谷深切，冲沟发育，山体基岩裸露，少有植被覆盖。区内出露岩石较坚硬，岩体完整性较好。岩矿中裂隙和节理不发育，破碎程度较低，一般呈密实块状，仅靠近褶皱轴部和断裂带附近的岩矿较破碎，且裂隙、劈理和片理发育，而矿区内矿体严格受构造控制，大多发育在构造带内。虽然总体上岩体的稳定性较好，但局部受构造作用形成挤压密集片理化带中的岩体稳定性差，在矿床开采中应注意提防顺层滑塌、塌帮、掉块和崩塌等不良工程地质事件的发生。矿床工程地质条件中等。
3 长矿房连续开采干式充填采矿工艺
本文以目前正在开采的M2主矿体为例进行分析。M2矿体为青龙沟采区北矿段主矿体，矿体平均水平厚度约为10 m，阶段高度为60 m，分段高度为20 m，主要采用长矿房连续开采干式充填采矿方法。
3.1 开采顺序及首采中段
（1）开采顺序。垂直方向：①3 480～3 548 m水平采用自下而上的回采顺序，开采上中段矿体时，其对应的下中段采场必须充填完毕；②3 548 m水平以上采用自上而下的开采顺序。水平方向：中段内采用自回风井方向后退式开采顺序。
（2）首采中段。根据开采顺序，基建采切矿块布置在3 480 m中段，共布置4个采切矿块，3用1备。
3.2 采场结构参数与安全出口
（1）采场结构参数确定。矿体厚度小于8 m时矿块沿矿体走向布置，矿体厚度大于8 m时矿块垂直矿体走向布置。采用各分段单独出矿方式，根据工程类比法，借助其他矿山采用连续开采干式充填采矿法的采场结构参数来确定青龙沟采区采场的结构参数。矿块沿走向长40 m，矿块宽度为矿体水平厚度，分段高度为20 m。
（2）安全出口。在每个分段内的矿体下盘处掘进脉内平巷，上部作为充填平巷，下部作为凿岩出矿平巷。每个分段在矿块两侧设穿脉巷道，沟通脉外分段巷、上部充填平巷和下部凿岩出矿平巷。上部充填平巷设有2个安全出口：人员可以由第一个出口经过上部充填平巷、矿块一侧的穿脉巷道到达本分段脉外巷道；第二个出口经过采场到达下分段凿岩出矿平巷，再经矿块另一侧的穿脉巷道到达下分段脉外巷道。下部凿岩出矿平巷也设有2个安全出口：人员可以由第一个出口经过下部凿岩出矿平巷、矿块一侧的穿脉巷道到达本分段脉外巷道；第二个出口经过采场到达上部充填平巷，再经矿块另一侧的穿脉巷道到达上分段脉外巷道。
3.3 回采工艺与安全措施
（1）采准切割。长矿房连续开采干式充填采矿法是在普通分段空场法的基础上，利用现代采矿装备技术和现代岩石力学的研究成果，将分段空场法的脉外工程全部省去，并将凿岩巷道、出矿巷道和充填巷道等工程整合在上下2条巷道内（图3），最大程度地减少了采准工程量。
图3
图3
长矿房连续开采干式充填采矿采准图
Fig.3
Acquisition map of continuous dry filling of long room method
采准切割工程包括下部凿岩出矿巷、上部通风充填巷、切割巷道和切割天井。下部凿岩出矿巷布置在矿体靠下盘处，以矿量损失和矿石贫化最小为原则来确定下盘凿岩出矿道的位置。上部通风充填巷在本分段作通风、充填用，同时也作为上一分段的凿岩出矿巷道，以矿量损失和矿石贫化最小作为布置原则。切割巷道布置在矿体的端部，其作用有2个方面：一是作为施工切割天井的通道；二是与切割天井一起作为形成切割槽的爆破自由面和补偿空间。切割天井布置在采场的端部，其作用是为拉槽提供爆破自由面和补偿空间。
（2）回采工艺。在矿房端部布置切割槽，在矿房一侧向另一侧退采。首先在切割巷中钻凿上向平行孔，炮孔排距为1.2～1.5 m，平行炮孔间距为1.2 m，炮孔完成后以切割天井为自由面爆破可形成切割槽。切割槽的出矿量应能保证采场矿石爆破具有足够的补偿空间，掏槽爆破完成后矿石尽可能地出尽，以便为正常炮孔的爆破提供足够的补偿空间。
凿岩选用国产CYTC70 （HT72）矿用液压采矿钻车，在各分段凿岩巷中钻凿上向炮孔，炮孔排距为2.0 m，孔距为1.8 m，炮孔直径为67 mm（图4），然后向先行开凿的切割槽崩落矿石，一次爆破2～3排。装药采用国产BCJ-4型装药车，一次爆破装药量在360～420 kg之间，炸药为2#岩石乳化粒状炸药，采用电子激发、非电导爆管起爆系统，即导爆管雷管分段起爆，按设计起爆顺序要求一次爆破2～3排。采场每次爆破结束后，进行通风除尘工作，然后进行巷道和出矿点的安全检查，及时排除安全隐患。
图4
选用国产的遥控XYWJ-3柴油铲运机（斗容3.0 m3）在脉内出矿巷中装矿，将爆下的矿石通过出矿巷、穿脉巷装运至分段巷道内的卡车装矿点，然后由AJK-20地下运矿卡车拉运到地表矿石堆场，铲运机装矿点至装车点的距离不超过250 m。矿石采用遥控铲运机出矿，工作人员在出矿巷道内遥控，这项工作需尽快完成，以减少采场的暴露时间。
回采作业顺序为平场撬毛、凿岩、爆破、通风和局部放矿。采矿方法示意图见图5。
图5
图5
M2矿体采场连续开采干式充填采矿法示意图
Fig.5
Schematic diagram of using continuous dry filling of long room method in M2 ore
（3）采场充填。矿房自一侧向另一侧退采，待形成充填空间后，采用坑内卡车将废石通过充填巷倒入采场至足够高度，形成初始废石堆，坑内卡车在废石堆上排废石。废石堆随矿房退采逐步向前推进，并与出矿工作面保持5 m左右的距离，形成下分段爆破、出矿，上分段充填的工作方式。在矿房两侧宽5 m左右，采用废石和水泥砂浆混合后充填的方式以形成相邻矿房回采时的隔墙。
（4）采场通风。采场原则上利用矿井主风流进行通风，新鲜风流由分段运输巷经穿脉巷，沿着出矿巷进入采场，污风通过上部沿脉充填巷、穿脉充填巷回风至上部分段，汇集至回风井排出。当局部通风不畅时，采用FBD-55×2型局部通风机辅助通风。
4 主要经济技术指标
表1 青龙沟采区北矿段采矿技术经济指标
Table 1
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 采场生产能力/（t·d-1） | 307 | 损失率/% | 9.6 |
| 生产效率/（t·班-1·d-1） | 1 000 | 贫化率/% | 7.5 |
| 凿岩工效/（m·台班-1） | 100 | 作业成本/（元·t-1） | 33.7 |
| 采切比/（m3·kt-1） | 89.5 | 充填成本/（元·t-1） | 13.6 |
张文方等[2]研究表明，对急倾斜中厚硅石矿体采用无底柱分段崩落法采矿，采场生产能力为95.62 t/d，矿石损失率为20.93%，矿石贫化率为8.36%，采矿成本为60.25元/t；吴爱祥等[3]研究表明，对马坑矿区急倾斜中厚矿体采用分段空场法采矿，矿体贫化率为32%；袁世伦[21]研究表明，对凤凰山铜矿急倾斜中厚矿体采用上向水平分层尾砂充填采矿法开采，采场生产能力为150 t/d，矿石损失率为29%，矿石贫化率为12.8%；与上述方法相比，对青龙沟采区北矿段M2矿体采用长矿房连续开采干式充填采矿方法开采，具有明显的优势。试验研究取得的各项技术经济指标已达到甚至超过科研规划的考核指标，经济效益显著。
5 结论
（1）采用长矿房连续开采干式充填采矿方法进行回采，可将分段空场法的脉外工程全部省去，凿岩巷道、出矿巷道和充填巷道等工程整合在上部充填巷和下部凿岩出矿巷内，最大程度地减少了采准工程量。
（2）长矿房连续回采，提高了出矿能力，矿石采用遥控铲运机出矿，增加了施工人员的安全保障。
（3）长矿房连续回采，增加了采场充填料的使用，井下废石可直接用于充填采场，不需提升至井上，节省了提升运输费用。长矿房连续回采不留顶底柱及间柱，提高了矿块回采率。
（4）长矿房连续回采，打破了传统观念，为矿山生产组织和管理创造了便利条件。
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