陳賢春

(安慶銅礦, 安徽安慶市 246131)

安慶銅礦特大型采場回采工藝實(shí)踐

陳賢春

(安慶銅礦, 安徽安慶市 246131)

隨著安慶銅礦特大型采場的開采范圍向深部延伸,圍巖與礦體的原始應(yīng)力都不同程度的發(fā)生改變,次生應(yīng)力的出現(xiàn)造成大型采場鑿巖硐室局部大面積垮落,礦房采場回采時大空區(qū)頂板中間位置和兩側(cè)礦柱都有不同程度垮塌現(xiàn)象。研究表明,特大型采場回采工作是否安全,不完全取決于礦床的地質(zhì)條件,而且與采礦方法結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇是否合理有很大關(guān)系。合適的采礦方法結(jié)構(gòu)參數(shù)可保證特大型采場的安全有序回采,降低采礦成本,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。

分上、下盤回采;單段藥量;控制爆破

1 采礦方法概述

安慶銅礦礦體屬于急傾斜礦體,礦體厚度多為50～70m,部分厚大區(qū)域達(dá)100m,礦體上盤為石灰?guī)r、下盤為矽卡巖、閃長巖,礦石類型有含銅磁鐵礦、單鐵礦、含銅矽卡巖3種,礦、圍巖均屬于中等穩(wěn)固以上的巖層。采用大直徑深孔采礦法雙階段段連續(xù)回采。采場垂直礦體走向布置,分礦房、礦柱兩步驟回采,回采高度120m,礦房、礦柱寬均為15m,采場長度為礦體的厚度,采場布置上下兩層鑿巖硐室,采用Simba-261型潛孔鉆機(jī)分段鑿巖,炮孔直徑為165mm,采場底部布置塹溝拉底、雙側(cè)進(jìn)路出礦的底部結(jié)構(gòu),采用ST型系列鏟運(yùn)機(jī)出礦,采場出礦完畢,嗣后一次充填,-510m以上的礦房為一步驟回采采場,實(shí)行尾砂膠結(jié)充填,礦柱為二步驟回采采場,采用尾砂充填?？紤]到-510m以上的礦房采場尾砂膠結(jié)充填的強(qiáng)度較差,-618m以上的礦柱為一步驟回采采場,實(shí)行尾砂膠結(jié)充填,礦房為二步驟回采采場,采用尾砂充填,采用自下而上的回采順序,有利于空區(qū)處理和地壓穩(wěn)定。

2 回采采場介紹

安慶銅礦1#礦體-460～-536m5#P采場是厚大區(qū)域大型礦柱回采工業(yè)試驗(yàn)采場的一部分,該區(qū)段礦體上盤傾角較陡,為56°左右,礦體下盤變化較大,呈現(xiàn)下面緩,上面陡特點(diǎn)。采場厚大,在回采-400～-510m礦房大采場時兩側(cè)礦柱(原巖)都出現(xiàn)了不同程度的垮落現(xiàn)象,-460～-536m5#P采場是將-460～-510m5#P上盤部分礦體同-510～-560m5#P下盤部分礦體結(jié)合的大型采場,采場回采高度為80m,礦體的水平厚度有100m左右,采場的寬度為15m(見圖1)。

3 回采方案

根據(jù)以往對1#礦體-400m以下7#房不同水平1∶10充填體開挖取得的79個試樣強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計,充填體平均抗壓強(qiáng)度為0.712MPa,比灰砂比為1∶10、濃度為70%的標(biāo)準(zhǔn)試塊抗壓強(qiáng)度(28 d)低42%[1]。為避免或減少兩側(cè)充填體垮落,將該采場分上、下盤兩回采單元進(jìn)行回采,單元回采仍采用大直徑深孔嗣后一次充填采礦法。

3.1 炮孔布置

根據(jù)安慶銅礦大直徑深孔回采合理爆破參數(shù)試驗(yàn)研究,考慮深部回采地應(yīng)力大及5#房和7#房回采時可能存在少量垮落,礦柱采場兩側(cè)邊孔依據(jù)加強(qiáng)松動爆破理論,采用2m×2m的網(wǎng)孔參數(shù);邊排孔距充填體邊界1.5～1.7m,實(shí)行光面控制爆破;中間孔采用3m×3m的孔網(wǎng)參數(shù)。

3.2 采場爆破

采用VCR法掏槽、倒向小梯段分區(qū)側(cè)向崩礦回采工藝,每次爆破的高度控制在8m以內(nèi),平均炸藥單耗為0.328kg/t。每次掏槽高度為3m,槽區(qū)每層裝藥30kg,每次爆破的堵塞長度為1.5m。側(cè)向崩礦時,采用V型斜線起爆順序,以減少動態(tài)抵抗線。中間孔每層裝藥量為30kg,空氣間隔1.5m,每次爆破的堵塞長度為1.5m。側(cè)向爆破時,最大單段炸藥量控制在270kg以下,盡量降低對充填體的破壞。最大單段炸藥量控制在270kg時,作用在充填體界面上的最大動載抗壓強(qiáng)度為1.754MPa,其安全系數(shù)為1.23。邊孔分層裝藥量為10kg,空氣間隔取0.7m,此時邊孔爆破作用在1∶10充填體界面上的動載抗壓強(qiáng)度為0.808MPa,其安全系數(shù)為2.66,在邊孔偏斜或盲孔或炮孔相鄰一側(cè)充填體強(qiáng)度較低時,可采用5kg分層裝藥,空氣間隔調(diào)整為0.4m;并且兩側(cè)邊孔要遲后相鄰近的中間孔一次爆破,使邊孔爆破時不至于過擠壓,保護(hù)兩側(cè)膠結(jié)充填體。

4 大空區(qū)穩(wěn)定性分析

由于采礦形成開采空間后,巖體內(nèi)應(yīng)力重新分布,使巖體產(chǎn)生次生應(yīng)力場,在此過程中由于次生應(yīng)力場大小和分布狀態(tài)的不同,因而產(chǎn)生各種地壓現(xiàn)象,如圍巖變形、位移、頂板下沉,甚至頂板冒落、片幫、礦柱開裂等。

圖1 5#柱-460～-510m中段采場縱剖面

當(dāng)開采空間高度較小但寬度較大時,頂板內(nèi)最大主應(yīng)力F1降低很大,而最小應(yīng)力F2變成拉應(yīng)力而很大。若將開采空間旋轉(zhuǎn)90°,使之成為窄而高的矩形狀態(tài),則兩側(cè)幫沒有應(yīng)力集中現(xiàn)象,在跨度很小矩形斷面的頂板中拉應(yīng)力消失或減少。從以上可以看出窄而高的矩形斷面開采空間,不僅不會加大應(yīng)力集中,相反卻減少了。因此國外一些礦山運(yùn)用這一規(guī)律,將礦房的高度增大到200m至300m[2]。

-460～-536.5m5#P采場大空區(qū)同類似的采場相比,由于厚大區(qū)域礦體分上、下盤采場回采,大空區(qū)平面暴露面積將大大減少,有利于大空區(qū)的穩(wěn)定。現(xiàn)-460～-536.5m5#P采場大空區(qū)約800 m2。如果不分上、下盤分采,水平厚度為100m,采場破頂后水平暴露面積達(dá)1500m2。依據(jù)安慶銅礦礦巖堅固性f=8～10,屬于中等穩(wěn)固,暴露面積應(yīng)在600～1000m2,說明厚大采場不分上、下盤回采比分上、下盤回采破頂后水平暴露面積要大得多,所以分上、下盤回采大空區(qū)的頂板不容易垮落。

采場大空區(qū)直立接近90°,空區(qū)的上下盤、兩側(cè)的圍巖、膠結(jié)充填體的抗壓強(qiáng)度比其抗拉強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度要高得多,也有利于回采后大空區(qū)的穩(wěn)定。

在邊孔偏斜或盲孔或炮孔相鄰一側(cè)充填體強(qiáng)度較低時,采用不同的裝藥結(jié)構(gòu),兩側(cè)邊孔滯后相鄰的中間孔起爆后一次爆破,使邊孔爆破時不至于過擠壓,有效保護(hù)兩側(cè)的膠結(jié)充填體[3]。每次爆破中最大單段控制在270kg炸藥量以下,同以往大爆破相比,單段炸藥量減少許多,爆破時也相應(yīng)減少了采空區(qū)的破壞,保護(hù)了大采空區(qū)的穩(wěn)定。

5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

采場生產(chǎn)能力800t/d;采場損失率0.91%;廢石混入率為0.15%;炸藥單耗為0.328kg/t;大孔平均崩礦量為25.97t/m;大孔有效崩礦量為30.63t/m。

6 結(jié) 論

(1)在井下回采實(shí)踐中,通過縮小采場水平暴露面積,采場較大空區(qū)長時間暴露,但兩側(cè)充填體長時間直立完好,無垮落現(xiàn)象,比以往-510～-400m的礦房采場有顯著改善,回采順序有序進(jìn)行,值得推廣應(yīng)用。

(2)礦柱采場回采時貧化、損失兩大指標(biāo)有明顯降低。之前回采-460～-400m6#P采場時出現(xiàn)兩側(cè)膠結(jié)充填體垮落現(xiàn)象,采場貧化、損失率較高,還造成礦石溜井堵塞,影響生產(chǎn)。

(3)由于每次爆破量少,為滿足采場生產(chǎn)能力的要求,相應(yīng)的增加了采場的爆破次數(shù),只有每隔1～2d爆破1次。

[1]謝學(xué)斌,潘長良,曹 平,等.冬瓜山銅礦床合理開采工藝參數(shù)的優(yōu)選[J].中國礦業(yè),2001,10(4):46～49.

[2]楊國春,徐 兵,黃鐵平.安慶銅礦大型采場回采工藝研究[J].礦業(yè)工程,2004,2(5):21～24.

[3]黃玉煥.大直徑深孔爆破技術(shù)在礦柱回采中的實(shí)踐與應(yīng)用[J].化工礦物與加工,2002,(2):16～19.

2009-12-02)

陳賢春(1965-),男,安徽安慶人,高級工程師,主要從事采礦工藝方面工作。