喬小明

（滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司， 安徽滁州市 239000）

瑯琊山銅礦廢石充填技術(shù)的探索與實(shí)踐

喬小明

（滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司， 安徽滁州市 239000）

瑯琊山銅礦根據(jù)礦體開采條件及礦山實(shí)際情況，研究試驗(yàn)了廢石充填法，詳細(xì)闡述了其采場(chǎng)結(jié)構(gòu)及回采工藝。該法不僅緩解了采充矛盾，解決了充填料不足的問題，同時(shí)減少了地表廢石場(chǎng)地的占用，每年可創(chuàng)造100多萬元的經(jīng)濟(jì)效益。

廢石充填；上向水平分層充填法；綠色礦山；回采工藝

滁州銅鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱瑯琊山銅礦）位于安徽省東部滁州市西城區(qū)，是安徽省瑯琊山礦業(yè)總公司的核心子公司，其前身為滁縣銅礦，1958年建礦，2002年改制為國(guó)有控股公司，目前年生產(chǎn)能力30萬t。近年礦山在資源綜合利用方面堅(jiān)持探索、優(yōu)化生產(chǎn)布局與流程，充分利用一切礦產(chǎn)資源，特別加強(qiáng)了尾砂的綜合利用開發(fā)研究。利用尾砂替代石英砂，生產(chǎn)加氣砼砌塊及蒸壓灰砂磚等試驗(yàn)及利用尾砂作為水泥添加料的研究均獲得成功。尾砂已經(jīng)變廢為寶，再把其全部用作充填材料已經(jīng)不合時(shí)宜，但是礦山充填材料還存在很大的缺口，同時(shí)為了保護(hù)環(huán)境、解決廢石不出窿的問題，公司對(duì)廢石充填技術(shù)在礦山的應(yīng)用進(jìn)行了研究試驗(yàn)。

1 廢石充填的總體思路

廢石充填主要利用采場(chǎng)及掘進(jìn)廢石作為充填料，同時(shí)配以適量的尾砂及膠結(jié)體。礦山實(shí)際生產(chǎn)能力為1000t／d左右，年產(chǎn)礦石量約為28萬t，廢石4～5萬t。本礦廢石充填的目標(biāo)是在廢石利用上，形成了“廢石不出窿”的采礦新局面，除少量因尾砂壩堆壩需要外，其他廢石全部倒入采場(chǎng)做充填料。各中段廢石充填利用流程見圖1。

由于礦山回采采場(chǎng)主要集中在－285m中段，因此首先考慮廢石主要充入該中段采場(chǎng)。－125m中段廢石由各出窿點(diǎn)裝車，用3t電機(jī)車牽引0.7 m3翻轉(zhuǎn)式礦車組運(yùn)至下一個(gè)中段采場(chǎng)充填井卸載（作充填料）或倒入18線廢石溜井；－185m中段廢石由各出窿點(diǎn)裝車，同樣組運(yùn)至下一個(gè)中段采場(chǎng)充填井卸載（作充填料）或倒入18線廢石溜井、12線廢石溜井；－245m中段溜井中的廢石由震動(dòng)給礦機(jī)裝車，組運(yùn)至下一個(gè)中段采場(chǎng)充填井卸載（作充填料）；－245m中段的廢石組運(yùn)至下一個(gè)中段采場(chǎng)充填井卸載（作充填料），－285m中段、－325m中段出窿廢石組運(yùn)至深部17線廢石溜井卸載；－365m中段廢石組運(yùn)到－365m盲主井車場(chǎng)，由－245m中段盲井車場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至采場(chǎng)充填井進(jìn)入－285m中段采場(chǎng)作充填料。

圖1 廢石充填流程

2 廢石充填試驗(yàn)

礦山主要采用上向水平分層充填法。該方法能夠較好地控制地壓，回采方法靈活，貧化率和損失率都比較小、采場(chǎng)暴露空間較小、采場(chǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全條件較好，并可有效地保護(hù)采場(chǎng)環(huán)境，防止地表塌陷，改善地下采礦環(huán)境。

2.1 試驗(yàn)礦塊構(gòu)成要素

93＃7礦體在－285m中段由93＃71、93＃72、93＃73及93＃74四個(gè)礦體組成，在平面上沿走向側(cè)列分布，雁形排列。礦體形態(tài)為透鏡狀、囊狀、扁豆?fàn)睿V體與圍巖界線較清晰，屬于閃長(zhǎng)玢巖與灰?guī)r正接觸帶成礦，礦石類型主要有含銅矽卡巖、少量含銅閃長(zhǎng)玢巖及含銅大理巖。主要礦石礦物為黃銅礦，斑銅礦。總揭露面積為984m2，走向長(zhǎng)約110m，平均寬約9m，平均品位1.76%。93＃7礦體走向南北、傾向東，傾角60°～80°，側(cè)伏方向?yàn)楸睎|，側(cè)伏角45°左右。－285m中段93＃7礦體已開采至－263 m?？紤]到工程需要及安全、經(jīng)濟(jì)因素，改造原有充填井兼做廢石充填井。

2.2 采礦方法選擇及采準(zhǔn)布置

根據(jù)礦山成功經(jīng)驗(yàn)，93＃7礦體仍采用上向水平分層充填采礦法進(jìn)行回采。采用脈內(nèi)采準(zhǔn)方式，底板運(yùn)輸?shù)来怪弊呦虿贾?，然后利用底板運(yùn)輸?shù)朗┕さV內(nèi)沿，確定礦體分布情況后，進(jìn)行拉底層回采工作。回采結(jié)束后，要鋪設(shè)鋼砼假底0.5m左右（作為下個(gè)中段回收礦體頂柱的人工假頂）。同時(shí)順路布置Φ1.8m的行人通風(fēng)天井3條；Φ2.0m的放礦漏斗3個(gè)；Φ0.5m的濾水井和Φ2.0m的充填井各1條，其中底板運(yùn)輸?shù)来┟}部分要立模澆灌混凝土假巷。

2.3 回采工藝

礦體回采分為礦房與礦柱回采兩部分，礦房回采自下而上按水平分層進(jìn)行，除拉底層采后控頂高為6.5m左右，其余各層采后控頂高度控制在5.5 m左右，具體高度視采場(chǎng)安全狀況而定。用YT－28或7655型氣腿式鑿巖機(jī)向上挑頂或壓頂落礦進(jìn)行分層回采，每次落礦高度2.5～3.5m，采場(chǎng)內(nèi)使用電耙或風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)出礦，出礦結(jié)束后，進(jìn)行充填，要求充填后保留2.5m左右控頂距。待礦房最后一個(gè)分層回采結(jié)束后，采用膠結(jié)充填的方式接頂，最后通過進(jìn)路回采方式回收5～6m頂柱。

2.4 通風(fēng)

利用采場(chǎng)充填井、－245m中段回風(fēng)巷、－285 m中段大巷及采場(chǎng)人道形成通風(fēng)回路。新鮮風(fēng)流由－285m中段大巷經(jīng)采場(chǎng)底板運(yùn)輸巷經(jīng)行人通風(fēng)天井進(jìn)入采場(chǎng)內(nèi)，污風(fēng)經(jīng)由充填井進(jìn)入上部中段回風(fēng)系統(tǒng)排至地表。

2.5 充填

采用廢石－尾砂結(jié)合充填法?；夭山Y(jié)束后，先施工混凝土漏斗人道至設(shè)計(jì)高度，然后待混凝土工程達(dá)到強(qiáng)度后實(shí)施廢石充填工作。廢石通過礦車運(yùn)輸?shù)竭_(dá)93＃7采場(chǎng)充填井，通過充填井倒入采場(chǎng)，在采場(chǎng)內(nèi)通過裝運(yùn)機(jī)倒運(yùn)平鋪在采場(chǎng)內(nèi)，高度達(dá)到約2.5m，剩余50cm采用尾砂充填，待水濾干后進(jìn)入下一分層回采工作，如圖2所示。

圖2 93＃7采場(chǎng)廢石充填示意

3 廢石充填試驗(yàn)效果與改進(jìn)方向

3.1 廢石充填效果

瑯琊山銅礦自2011年上半年以來，主要加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)充填研究與廢石充填的管理，嚴(yán)格按《瑯琊山銅礦廢石充填試驗(yàn)方案》進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)廢石的充填管理協(xié)調(diào)工作。除利用－285m以上各中段產(chǎn)生的廢石外，還充分利用下部中段開拓的廢石，對(duì)－285m中段試驗(yàn)的采空區(qū)進(jìn)行充填，較好地緩解了采充矛盾和廢石排放的難題；在充填管理中，通過補(bǔ)充部分充填措施工程，現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)，使上部廢石從－245m中段廢石溜井放出就近充入采空區(qū)；同時(shí)下部廢石從盲主井提升至－245m中段后直接拉出充填至－285 m中段采場(chǎng)。上下各中段廢石互相補(bǔ)充，有力地解決了廢石充填的問題，降低了礦山生產(chǎn)成本。實(shí)踐證明，廢石充填工藝安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、效果顯著，應(yīng)大力推廣，為采充平衡提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，同時(shí)為建設(shè)節(jié)約型和綠色礦山的發(fā)展目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

根據(jù)瑯琊山銅礦井下生產(chǎn)進(jìn)度，年充填空區(qū)體積約為10萬m3，與利用水泥尾砂膠結(jié)充填相比，廢石－尾砂（膠結(jié)）充填降低充填成本15.76元／m3，其中年廢石充填約為5萬t（1.8萬m3），礦山每年可節(jié)約充填資金28.37萬元，同時(shí)節(jié)約提升費(fèi)用1 01.85萬元，投入費(fèi)用約10萬元（廢石充填井施工及原有充填井改擴(kuò)建），每年共計(jì)節(jié)省120.22萬元。同時(shí)節(jié)約的尾砂用于蒸壓灰砂磚的制造，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 充填方法的改進(jìn)方向

（1）充填材料還是以尾砂為主，同時(shí)要加強(qiáng)廢石充填工作的推廣力度，同時(shí)制定合理的作業(yè)順序防止廢石充填影響尾砂充填，保持采充平衡。

（2）繼續(xù)加大對(duì)廢石充填的現(xiàn)場(chǎng)管理，及時(shí)滿足采空區(qū)充填的需要；技術(shù)部門認(rèn)真研究井下采場(chǎng)循環(huán)順序，為廢石充填提供便利。

（3）進(jìn)一步試驗(yàn)研究廢石與尾砂、廢石與膠結(jié)體的充填比，找到經(jīng)濟(jì)合理的比值，使廢石充填工作不影響下分層回采及出礦。

（4）試驗(yàn)比較電耙與風(fēng)動(dòng)裝巖機(jī)等設(shè)備在采場(chǎng)廢石充填中的工作能力，找到合適的平場(chǎng)設(shè)備，提高廢石充填效率。

4 結(jié) 論

井下廢石充填法是瑯琊山銅礦根據(jù)礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀及建設(shè)綠色礦山的思路，通過工程技術(shù)人員的設(shè)計(jì)、討論、自行試驗(yàn)實(shí)施的。雖然使用廢石充填法還要多施工1條充填井，增加了一定的投入，但是該方法的成功運(yùn)用不但每年能為瑯琊山銅礦創(chuàng)造100多萬元的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也緩解了井下采充失調(diào)的突出矛盾。通過廢石充填，建立廢石不出井系統(tǒng)，不僅緩解了提升運(yùn)輸?shù)木o張狀態(tài)，而且減少了地表廢石場(chǎng)地的占用，保護(hù)了自然環(huán)境，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］謝世俊.金屬礦床地下開采［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007：295－296.

［2］《采礦手冊(cè)》編委會(huì).采礦手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

［3］馬正位，喬登攀，魏學(xué)松，等.上向水平分層廢石充填法在東大山鐵礦的應(yīng)用［J］.有色金屬（礦山部分），2009，61（3）：3－5.

［4］吳東旭，劉 讓，舒為民.大紅山銅礦廢石充填工藝的實(shí)踐［J］.采礦技術(shù)，2006，6（3）：192－194.

［5］曾慶友.人工假底上向分層廢石充填法在玉水硫銅礦的應(yīng)用［J］.采礦技術(shù)，2010，10（4）：17－19.

2011－09－22）

喬小明（1984－），男，江蘇新沂人，助理工程師，主要從事采礦、爆破技術(shù)管理工作，Email：cumtmm＠163.com。