吳 飛

(滁州銅鑫礦業(yè)有限責任公司, 安徽滁州市 239000)

充填采礦法在難小礦體回收中的實踐

吳 飛

(滁州銅鑫礦業(yè)有限責任公司, 安徽滁州市 239000)

為了加快上部中段難小礦體的回收和礦山生產(chǎn)的連續(xù)性,在瑯琊山銅礦的生產(chǎn)實踐中,對礦山上部中段留下的難小礦體采用上向分層尾砂充填法進行有計劃的回采,并加強施工管理,年回收礦石可達 7.5～9.0萬 t,實現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的充分回收利用,取得延長礦山服務年限、充分回收資源的良好經(jīng)濟和社會效果。

充填采礦法;采準布置;淺孔爆破;小礦體回收

瑯琊山銅礦地理環(huán)境優(yōu)越,位于滁州市風景秀麗的瑯琊山腳下,距津浦鐵路滁州火車站 3 km,市區(qū)主干大道直通礦區(qū),交通便利。

瑯琊山銅礦 1958年建礦,建礦初期只有日處理礦石 100 t的生產(chǎn)能力,從業(yè)人員 18人,現(xiàn)已發(fā)展成為年采掘總量 30余萬 t,日處理量近 1000 t,年產(chǎn)精砂含銅 3500～4000 t,采選從業(yè)人員 1300人的中小型地下礦山。采礦方法以上向水平分層尾砂充填法為主,淺孔留礦法為輔。礦床開拓方式為豎井開拓,目前,-95 m以上中段已基本閉坑,-125,-185 m中段已進入難小礦、頂?shù)字V及殘礦回收階段,主要生產(chǎn)中段為 -245,-285 m中段;-325,-365 m為新開拓中段。近年來,由于 -285 m以上礦產(chǎn)資源日漸萎縮,而新開拓中段尚未形成生產(chǎn)能力,礦山生產(chǎn)能力有逐年下降的趨勢。為了保證礦山生產(chǎn)的連續(xù)性和資源的有效回收利用,礦山組織力量對 -245 m中段以上復雜、難小礦體逐步進行了回收。

1 地質(zhì)概況及開采技術(shù)條件

瑯琊山銅礦床屬于矽卡巖型富銅礦床,礦體大多為不連續(xù)的小型孤立礦體,單個礦體的形狀亦不規(guī)則,礦體的分支、復合現(xiàn)象比較嚴重,礦體形態(tài)一般為不規(guī)則透鏡狀、囊狀、脈狀和豆莢狀。礦體一般為接觸帶成礦,礦體與圍巖界線較清晰,上盤圍巖以石英閃長玢巖為主,下盤以灰?guī)r為主。礦石類型主要有含銅矽卡巖、少量含銅閃長玢巖及含銅大理巖。礦石主要有致密塊狀、浸染狀、脈狀、條狀及星散狀構(gòu)造。主要含銅礦物為黃銅礦、斑銅礦和輝銅礦等,礦石中除銅之外還伴生有金、銀、鐵等可供綜合利用。

近年來,上部中段相對較大礦體開采接近尾聲,但是難小礦體因其規(guī)模小,控制程度及開采條件相對較差,采準工程投入較大,如何合理充分利用礦產(chǎn)資源成為礦山亟待解決的問題。上部中段難小礦體走向長一般為 10～30 m不等,走向和傾角變化較大,走向多為北東,傾角為 50°～75°,礦體厚度一般為 0.5～6 m,而且變化反復,平均厚度 3.5 m。礦石和圍巖界線明顯,局部構(gòu)造風化,頂?shù)装宓姆€(wěn)固性一般。礦石平均比重為 3.37 t/m3,圍巖比重為 2.7 t/m3。礦石品位變化大,一般為 1.45%,局部礦石品位較高。

2 難小礦體回采的設計規(guī)劃

2.1 采礦方法

由于上部中段難小礦體的控制程度相對較差,形態(tài)復雜,為了盡可能回收礦產(chǎn)資源,加快上部中段礦體回收,減少生產(chǎn)管理成本,本著“安全第一和探采結(jié)合”的原則,并考慮礦山特定的地理環(huán)境,一般采用上向分層尾砂充填法予以回收。該方法能夠較好的控制地壓,回采方法靈活,貧化率和損失率都比較小,采場暴露空間較小,采場結(jié)構(gòu)簡單,安全條件較好,并可有效的保護采場環(huán)境,防止地表塌陷,改善地下采礦環(huán)境等,因此礦山首選充填法為上部難小礦體采礦方法。

2.2 采準布置和構(gòu)成要素

采準工作主要包括運輸平巷、充填平巷、充填井、人行天井、放礦溜井的掘進和構(gòu)筑 (見圖1)。如果人行天井在脈外還包括采場分層聯(lián)絡道,大部分礦體的脈外人道選擇錯位上升,可以提高天井上掘的安全性。由于上部中段難小礦體面積小,在布置采準工程前,需要仔細核查礦體周邊環(huán)境和工程地質(zhì)的情況,保證工程布置的可靠性和準確性。采場基本是沿礦體走向布置,一般一個礦體就是一個采場,如果是囊狀小礦體可以是距離較近的幾個礦體合并為一個采場,可適當減少采準工程量,礦山中段高度為 60 m或 30 m。

圖1 上向分層尾砂充填法采準工程布置

2.3 切割拉底

切割拉底根據(jù)礦體賦存狀況分為留底柱法和不留底柱兩種。如果礦體在中段平面未出露,為上部中段懸掛礦體,則采用留底柱法。不留底柱法一般拉底層高度為 6.5 m,運出全部礦石后在拉底平面澆 0.5 m鋼筋混凝土底板,為底柱回收創(chuàng)造條件,如果底板運輸?shù)来┻^礦體,拉底后立模板澆灌混凝土人工假巷。

2.4 分層回采

分層回采高度一般為 3.6 m,補償空間 2.0 m。在分層回采中嚴格執(zhí)行“先刷幫,后落頂”施工順序。如果礦體傾角較小或礦體在剖面上變化較大,礦體找邊到位后不壓頂或適當降低落頂高度,這樣可以有效控制圍巖的混入貧化,并且尾砂充填后可為下一分層提供安全可靠的工作平臺。如果采場礦體刷幫后礦體面積較大,而且礦體向下延續(xù),可以沿漏斗向下開挖,開挖后漏斗澆混凝土上升到原砂面標高后充砂或用廢石充填到原砂面同一標高。這樣可以保證資源有效回收利用。

落礦方法是淺孔落礦,一般采用大眼距、小抵抗線、水平孔落礦,采場頂板要求采用光面爆破,使頂板略呈拱形。由于礦體面積小,爆破規(guī)模較小,火工材料消耗相對較大。出礦主要采用電耙出礦,采場生產(chǎn)能力為 120 t/d。

新鮮風流由中段運輸?shù)姥厝诵械肋M入采場,清洗工作面后污風由充填井排到上部中段回風巷道,由回風巷道經(jīng)風井排到地表。

2.5 分層充填

分層回采完畢后進入充填階段,采場內(nèi)工程順路上升,一般采用混凝土或鋼模,并預設溜水管道,分層充填高度為 3.6 m,一般采用全尾砂充填,對于礦體圍巖復雜的采場,局部采用膠結(jié)尾砂充填以提高回采作業(yè)面的安全性。

3 采場施工管理

該礦由于成礦的復雜性和礦體的多變性,為典型的“雞窩礦”,小礦體的儲量所占比例較大。因此在難小礦體回采過程中必須加強采場周邊的探邊掃盲工作,及時反饋信息,同時根據(jù)礦體賦存狀況及時調(diào)整回采方案,從而達到資源的有效利用,實現(xiàn)井下各中段之間有序的交接和替換,保證礦山良好的發(fā)展態(tài)勢。同時,由于難小礦體賦存條件復雜,對采、出礦和充填的管理工作提出了更高要求。在采場施工過程中,應加強各工序的施工組織管理,有條不紊的執(zhí)行設計中各種技術(shù)要求和施工順序,從設計、采礦、出礦、充填、采場地壓管理、采場貧化損失管理及采場生產(chǎn)環(huán)節(jié)管理,應都明確分工,具體到人。采場頂板采用光面控頂,頂板整體性較好,爆破以后,敲幫問頂,檢查頂板、幫壁浮石,如有不安全因素,均應立即采用相應支護手段,大多采用錨桿注漿進行支護,少量采用長錨索支護。

4 經(jīng)濟效益與評價

通過采用充填采礦法對 -245 m中段及上部中段難小礦體合理回采,施工管理工作具體而精細,使得礦產(chǎn)資源得到充分回收利用,取得了良好的社會和經(jīng)濟效果,大大提升了上部中段難小礦體回收和供礦幅度,每年可回收高品位礦石 7.5～9.0萬 t,同時減少尾砂的排放,而且還有潛力可挖。這樣不僅延長了礦山壽命,改善了礦區(qū)環(huán)境,為礦山的可持續(xù)發(fā)展找到了戰(zhàn)略性的支撐措施。

在現(xiàn)階段,資源的合理開發(fā)利用和日益強烈的環(huán)境保護意識,對采礦方法提出了更高要求。充填法已成為安全、高效的采礦方法之一,瑯琊山礦地理環(huán)境優(yōu)越,尾礦庫庫容相對有限,充填采礦法具有對地表生態(tài)環(huán)境破壞小,防止地表塌陷和回收率高等一系列不可替代的優(yōu)點,特別是在礦山難小礦體的回收中得到進一步拓展,使其在礦山生產(chǎn)中具有廣泛的應用前景。

[1] 《采礦手冊》編輯委員會.采礦手冊 (第四卷)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1990.

[2] 路世豹,李 曉,等.充填采礦法的應用前景與環(huán)境保護[J].有色金屬,2004,(1):2～4.

[3] 馮純安.有底部結(jié)構(gòu)分段空場嗣后充填法在楚雄礦冶公司的應用[J].采礦技術(shù),2009,(1):4～5.

2010-03-09)

吳 飛 (1970-),男,安徽滁州人,工程師、注冊安全工程師,主要從事礦山安全及生產(chǎn)技術(shù)管理工作,Email:2009wufei@2008.sina.com。