馮彥平,畢文嗣

(河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司, 河南洛寧縣 471700)

沙溝礦削壁充填法采場(chǎng)管理研究

馮彥平,畢文嗣

(河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司, 河南洛寧縣 471700)

針對(duì)急傾斜薄礦體采用削壁充填法開(kāi)采時(shí)采場(chǎng)安全性差、管理復(fù)雜的現(xiàn)狀,以河南發(fā)恩德礦業(yè)公司沙溝礦區(qū)的采場(chǎng)管理工作為例,闡明了急傾斜薄礦脈削壁充填法采場(chǎng)管理的要點(diǎn)與難點(diǎn),并總結(jié)了相應(yīng)的處理辦法,為類(lèi)似礦山進(jìn)行復(fù)雜環(huán)境下的采場(chǎng)管理工作提供了借鑒與參考范例。

急傾斜薄礦體;削壁充填法;采場(chǎng)管理

削壁充填采礦法是干式充填采礦方法的一種回采方案。在回采過(guò)程中分別崩落礦石和圍巖,采下的礦石經(jīng)采場(chǎng)順路溜礦天井放出,削壁崩落的圍巖則用作采空區(qū)充填料及回采工作平臺(tái),回采時(shí)根據(jù)礦巖的穩(wěn)固性決定先采礦石或是先采圍巖。削壁充填法[1]的優(yōu)點(diǎn)是能最大限度地降低礦石的廢石混入率,充填料能有效地支撐圍巖使之不發(fā)生錯(cuò)動(dòng);缺點(diǎn)是勞動(dòng)生產(chǎn)率低、回采工序復(fù)雜、材料消耗多、工效較低。該法適用于礦脈產(chǎn)狀穩(wěn)定的極薄礦脈,礦脈與圍巖接觸明顯、易分離且圍巖不含礦的礦體。該方法與留礦法相比較,由于降低了廢石混入率、提高了出礦品位,可明顯提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,而且在礦石搬運(yùn)時(shí)因使用電耙,大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了礦塊生產(chǎn)能力,因此在很多礦山均有應(yīng)用。

1 沙溝礦采礦方法

1.1 礦山概述

沙溝礦區(qū)是河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司下屬的 3大礦山之一,坐落于河南省洛陽(yáng)市西南部的熊耳山上,距離縣城 65 km左右,距離鎮(zhèn)政府所在地 10 km左右,有水運(yùn)、公路 2條運(yùn)輸線路。沙溝礦區(qū)主要生產(chǎn)坑口為 4條豎井和 4個(gè)平巷以及斜井,生產(chǎn)作業(yè)面平均達(dá) 120個(gè),目前日供礦石能力已達(dá) 1000 t左右。

沙溝礦區(qū)礦體均賦存于蝕變構(gòu)造帶中,構(gòu)造帶內(nèi)為含礦石英脈型,完整性較好,礦化蝕變帶一般,寬度一般為 0.2～0.5 m。礦體礦化較為連續(xù),主要以方鉛礦、閃鋅礦、銀及少量黃鐵礦化、鉻云母化為主,金屬硫化物礦物結(jié)晶細(xì)密,呈浸染狀、塊狀構(gòu)造,礦化以充填為主,與圍巖存在交代作用,脈石礦物以石英、長(zhǎng)石及蝕變礦物為主,分枝復(fù)合現(xiàn)象不太明顯。構(gòu)造不復(fù)雜,圍巖結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)固,頂?shù)装鍘r石致密堅(jiān)硬且節(jié)理發(fā)育,與礦脈界線明顯,且易于分離,礦脈見(jiàn)有明顯的硅化、鉻云母化。礦體為蝕變帶內(nèi)構(gòu)造石英脈型,圍巖以斜長(zhǎng)角閃片麻巖為主,致密堅(jiān)硬,結(jié)構(gòu)較緊密,具較好的穩(wěn)固性,一般不易片幫、冒頂,但個(gè)別地段圍巖因頂?shù)装鍢?gòu)造解理發(fā)育易于脫落。礦區(qū)礦體平均厚度為 0.5 m,礦體平均產(chǎn)狀為295°∠71°,礦石平均品位為 Ag 441.07 g/t,Pb 8.78%,Zn 7.95%,屬于急傾斜薄礦脈[2,3]。

1.2 采礦方法

基于沙溝礦區(qū)礦體的基本條件,選用削壁充填采礦法開(kāi)采,該采礦方法經(jīng)過(guò)多年應(yīng)用,現(xiàn)已被沙溝礦區(qū)工程技術(shù)人員熟練掌握,相對(duì)于其它類(lèi)似礦山所采用的采礦方法,可以大大降低礦石的損失與貧化。

(1)削壁充填法相關(guān)參數(shù):階段高度為 40 m,礦房長(zhǎng)度為 90 m,礦房回采寬度和礦脈厚度相同,底柱高 3 m,天井保安礦柱為 3 m×4 m,充填時(shí)上下盤(pán)削壁厚度各為 1,1.25 m。

(2)采準(zhǔn)切割工序:沿礦脈走向掘進(jìn)脈外運(yùn)輸平巷,按采場(chǎng)長(zhǎng)度之半掘一探礦穿脈。探礦穿脈到達(dá)礦脈后,再沿脈向上掘進(jìn)先進(jìn)天井、礦石溜井等,在礦塊的另一側(cè)底柱中開(kāi)掘順路天井作為人行材料井。先進(jìn)天井掘成后,掘進(jìn)回風(fēng)橫巷連通上階段脈外運(yùn)輸平巷,就此完成削壁充填法的采準(zhǔn)和運(yùn)輸、通風(fēng)系統(tǒng) (見(jiàn)圖1)。

(3)回采工序:水平分層向上回采,分層高度一般為 1.8 m,回采工作包括鋪墊、鑿巖、爆破、通風(fēng)、放礦、手選廢石、順路架設(shè)、溜井架設(shè)、削壁、挑揀礦石、平場(chǎng)等。采場(chǎng)空間保持在 3.5 m以下,采下礦石不存窿,立即從溜井放出,隨之崩落圍巖,然后進(jìn)行分層充填。在經(jīng)過(guò)平場(chǎng)的廢石墊層上,又進(jìn)行下一個(gè)分層回采,如此循環(huán)作業(yè)至全礦房礦石采完。

圖1 削壁充填法采礦方法

(4)采場(chǎng)通風(fēng):新鮮風(fēng)流由階段運(yùn)輸平巷進(jìn)入,從順路天井進(jìn)入采場(chǎng),污風(fēng)經(jīng)由先進(jìn)天井,通過(guò)回風(fēng)橫巷,從上階段的運(yùn)輸平巷排出。

沙溝礦區(qū)應(yīng)用削壁充填法所取得的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2 采場(chǎng)管理

一直以來(lái),削壁充填法的采場(chǎng)管理[4,5]都是影響該采礦方法貧化率、損失率等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以及礦山安全水平的主要因素。河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司沙溝礦區(qū)在應(yīng)用削壁充填法時(shí),由于采場(chǎng)管理工作得力,礦山礦石貧化損失較低,而且安全事故發(fā)生率大大低于類(lèi)似礦山,本文總結(jié)了其采場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)。

2.1 采場(chǎng)鑿巖前的管理

(1)削壁充填后,要把削下的圍巖在采場(chǎng)內(nèi)平整好,大塊突出的棱角要用大錘砸平,然后才能鋪膠帶及彩條布;

(2)采場(chǎng)鋪墊時(shí),鋪墊膠帶的搭接不得小于0.2 m,邊角必須用彩條布鋪嚴(yán),經(jīng)采礦技師驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行落礦作業(yè);

(3)每分層出礦結(jié)束后,必須把邊角殘留的礦石、采場(chǎng)兩壁粘連的粉礦清理干凈,經(jīng)主管工程師驗(yàn)收合格后,方可撤墊;

(4)采場(chǎng)每分層充填前,先進(jìn)行鐵溜井、順路天井的架設(shè),鐵溜井之間必須搭接嚴(yán)密,周?chē)脧U石夯實(shí);鐵溜井的架設(shè)高度要高于充填后采場(chǎng)底板 0.3 m,鐵皮桶高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時(shí)將鐵皮桶砸壞。順路天井采用坑木壓合式咬口的支架方式,每分層架設(shè)高度要高于充填后采場(chǎng)底板0.3 m,木支護(hù)高出的部分四周要用廢石圍好,以免放炮時(shí)將木支護(hù)砸壞。

2.2 采場(chǎng)的削壁充填管理

采場(chǎng)削壁原則上削下盤(pán),同時(shí)要嚴(yán)格控制充填料的塊度,特別是上部鋪墊的塊度,以便于整平。對(duì)于礦脈厚度偏大、且圍巖不很穩(wěn)固的采場(chǎng),經(jīng)主管工程師同意后,可在下盤(pán)施工小穿脈巷道取料。

2.3 出礦管理

出礦時(shí)應(yīng)在鐵溜井上口架設(shè) 300 mm×300 mm的格篩,塊度大于 300 mm的礦石不能直接進(jìn)入溜井;適宜手選的廢石不能進(jìn)入礦石中;兩壁未爆下而能撬下的薄層礦必須撬下;墊板上及兩壁的粉礦要清掃干凈以免二次損失;落入廢石中的塊狀礦石必須揀干凈。

2.4 采礦施工的技術(shù)管理

采礦技師要對(duì)采礦過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查、監(jiān)督與技術(shù)指導(dǎo)。特別是鋪墊前對(duì)充填廢石是否混有礦石的檢查、平場(chǎng)后底板平整度的檢查,鋪墊后膠墊嚴(yán)密程度的檢查,鑿巖前炮孔位置的檢查與指導(dǎo)、鑿巖過(guò)程中炮孔角度的檢查、鑿巖后現(xiàn)狀的檢查,采場(chǎng)出礦完畢后的檢查、撤墊前粉礦清理情況的檢查,充填時(shí)削壁情況的檢查等。

2.5 鑿巖管理

鑿巖在采場(chǎng)充填后的廢石堆上進(jìn)行,依礦石穩(wěn)固性的好壞,采用上向炮孔。工作面的炮孔排列形式應(yīng)隨礦脈厚度和礦巖分離的難易程度決定。

(1)采礦技師須在鑿巖前用紅漆劃出打眼的范圍,將炮眼的眼位布置好,同時(shí)拍好照片作好照片的編輯工作。鑿巖完畢后,數(shù)好炮孔數(shù),再進(jìn)行拍照并作好編輯工作。

(2)礦體厚度小于 0.3 m時(shí),炮孔呈“一”字型或“之”字型布置,炮孔不得超過(guò)礦體邊界 0.1 m;礦體厚度大于 0.3 m時(shí),炮孔必須布置在礦體上,呈“之”字型或“梅花”形布置。以上 2種布置孔間距為 0.6～0.8 m。

(3)一般采用一采一充為 1工作循環(huán),采礦技師可視現(xiàn)場(chǎng)情況做適當(dāng)變動(dòng),每循環(huán)的采高不得高于 1.8 m,采場(chǎng)控頂高度不得大于 3.5 m。

(4)每分層削壁的高度要小于采礦高度 0.5 m,以減少削壁時(shí)造成的礦石損失。

(5)炮孔深度不得大于 1.8 m,炮孔間距按采場(chǎng)技術(shù)管理辦法執(zhí)行。

2.6 爆破與通風(fēng)管理

單位炸藥消耗量可按實(shí)際資料選取,為防止炸藥在炮孔中分布不勻而崩成大塊,炮孔裝藥系數(shù)不宜低于 60%～70%。

鑿巖爆破等作業(yè)中產(chǎn)生的粉塵量一般都比較大,工作面通風(fēng)應(yīng)滿(mǎn)足排塵和排煙所需風(fēng)量,使掘進(jìn)工作面中空氣的含氧量不低于 20%,風(fēng)速不低于0.15 m/s。

2.7 采場(chǎng)安全管理

(1)采場(chǎng)必須有良好的照明,照明電壓必須為36 V安全電壓,且線路質(zhì)量良好,無(wú)老化和明線頭。

(2)順路行人井梯子架設(shè)要牢固,電線不得與梯子纏繞,順路井每分層架設(shè)高度要高于充填后采場(chǎng)底板 0.3 m,防止活石落下傷人,木支護(hù)高出的部分要用廢石圍好,以免放炮時(shí)將坑木砸壞;梯子架設(shè)也必須高出采場(chǎng)平面 0.3 m以上,且固定牢固,同時(shí)經(jīng)常檢查梯子連接和損壞程度,發(fā)現(xiàn)損壞和連接不牢固時(shí)應(yīng)立即處理。

(3)保持采場(chǎng) 2個(gè)安全出口暢通,在處理順路井上口浮石時(shí),下方必須有人警戒。

(4)進(jìn)入作業(yè)面后,必須認(rèn)真檢查頂幫,及時(shí)處理活石,對(duì)圍巖不好的局部地段要采取可靠的臨時(shí)支護(hù)。保證采場(chǎng)有良好的空氣,禁止在通風(fēng)不良情況下進(jìn)行作業(yè)。

(5)凡停止作業(yè) 10 d以上的采場(chǎng),在恢復(fù)作業(yè)前必須由主管工程師和施工隊(duì)長(zhǎng)組織人員進(jìn)行檢查,對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行處理后方可恢復(fù)。

(6)施工人員要管理好火工品,對(duì)所領(lǐng)火工品分箱存放。爆破時(shí)要及時(shí)通知附近作業(yè)人員撤離,同時(shí)做好警戒。

(7)溜礦井上口必須放置有 300 mm×300 mm的格篩。溜礦井上口在爆破后必須留有明顯的記號(hào),一般用錨桿標(biāo)記。

(8)采礦過(guò)程中必須遵循有關(guān)的安全規(guī)程與技術(shù)規(guī)范,未盡事項(xiàng)可參見(jiàn)公司采場(chǎng)管理規(guī)定。

3 結(jié)論與建議

河南發(fā)恩德礦業(yè)有限公司沙溝礦區(qū)在采取針對(duì)削壁充填法的采場(chǎng)管理措施后,礦區(qū)礦石損失貧化有顯著下降,安全事故的發(fā)生率也大為減少,起到了提高礦山經(jīng)濟(jì)效益、保障礦山生產(chǎn)安全的作用,因此,采用削壁充填法進(jìn)行礦床開(kāi)采的礦山可以借鑒沙溝礦區(qū)的采場(chǎng)管理辦法。但在管理中,也應(yīng)根據(jù)礦體走向、厚度以及礦石品位、自身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件等因素對(duì)采場(chǎng)管理的各個(gè)方面進(jìn)行必要調(diào)整,使之能更好地適應(yīng)自身實(shí)際,這樣才能取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與綜合效益。

[1]羅懷長(zhǎng).茶山礦削壁充填法采礦法采場(chǎng)充填體回收技術(shù)研究[J].采礦技術(shù),2009,9(6):3-4.

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2010-10-04)

馮彥平 (1969-),男,河南洛陽(yáng)人,助理工程師,從事礦山工程技術(shù)工作,Email:yanpingf@163.com。