馬文標(biāo)　劉明許　徐萬(wàn)壽　胡耀鋒

(昆明鋼鐵集團(tuán)玉溪大紅山礦業(yè)有限公司)

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點(diǎn)柱式上向分層充填法在大紅山鐵礦的應(yīng)用

馬文標(biāo)劉明許徐萬(wàn)壽胡耀鋒

(昆明鋼鐵集團(tuán)玉溪大紅山礦業(yè)有限公司)

摘要大紅山鐵礦Ⅰ#銅礦帶150萬(wàn)t/a工程是其800萬(wàn)t/a擴(kuò)產(chǎn)工程的一部分，該銅礦帶現(xiàn)采用點(diǎn)柱式上向分層充填法開(kāi)采。通過(guò)分析該方法在Ⅰ#銅礦帶應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并討論相應(yīng)的解決措施，供類(lèi)似礦山參考。

關(guān)鍵詞點(diǎn)柱式上向分層充填法回采方法措施

大紅山鐵礦Ⅰ#銅礦帶位于A29#～A49#勘探線，標(biāo)高50～850 m，近EW向展布，走向長(zhǎng)2.2 km，傾斜寬0.879 km，勘探面積1.93 km2。該礦帶自上而下有Ⅰc#鐵礦體、Ⅰ3#銅礦體、Ⅰb#鐵礦體、Ⅰ2#銅礦體、Ⅰa#鐵礦體、Ⅰ1#銅礦體、Ⅰ0#鐵礦體，主要開(kāi)采對(duì)象為Ⅰ3#、Ⅰ2#及Ⅰ1#礦體。礦體間夾層厚度從零米至幾十米不等，礦體傾角一般為12°～55°，平均35.7°，礦體厚1.7～21.4 m，平均6.9 m。為進(jìn)一步指導(dǎo)該礦帶開(kāi)采，本研究對(duì)點(diǎn)柱式上向分層充填法在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行詳細(xì)探討。

1采礦方法

Ⅰ#銅礦帶采用點(diǎn)柱式上向分層充填法[1]，階段高度100 m，分段高度20 m，分層高度4 m，礦塊長(zhǎng)度50 m，礦塊寬度為礦體水平厚度，礦塊高度按1個(gè)分段高度劃分，采場(chǎng)溜井、回風(fēng)上山等按300 m間距設(shè)置。

1.1采場(chǎng)布置及結(jié)構(gòu)參數(shù)

采場(chǎng)垂直于礦體走向布置，盤(pán)區(qū)長(zhǎng)300 m，每個(gè)盤(pán)區(qū)布置1條溜井和1條回風(fēng)上山。礦塊長(zhǎng)50 m，寬為礦體水平厚度，礦房長(zhǎng)50 m，寬為礦體水平厚度，間柱寬4 m，點(diǎn)柱尺寸6 m×6 m，間距18 m，充填回風(fēng)上山尺寸2 m×2 m。首采分層高5 m，其后每分層回采高度為4 m，首分層用膠結(jié)充填3.3 m，其余分層充填分級(jí)尾砂3.5 m，膠結(jié)充填0.5 m，空頂高度為1.7 m。主要開(kāi)采指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　主要開(kāi)采指標(biāo)

1.2采切工程布置及施工順序

采切工程采用下盤(pán)脈外斜坡道、脈外分段巷的采準(zhǔn)方式，首先由斜坡道緩坡段每隔20 m垂高向礦體方向掘進(jìn)分段聯(lián)絡(luò)道，然后在距礦體50 m之外沿礦體走向掘進(jìn)分段采準(zhǔn)干線，在分段巷內(nèi)相應(yīng)采場(chǎng)中間部位掘進(jìn)分段采場(chǎng)回采聯(lián)道。第1分層聯(lián)絡(luò)道按≤15%下坡掘進(jìn)，以上分層聯(lián)絡(luò)道以挑頂、墊底方式進(jìn)行，最大爬坡不大于10°。在各采場(chǎng)回采聯(lián)道內(nèi)最頂層礦體上盤(pán)布置回風(fēng)上山，與上中段回采聯(lián)道相通。

1.3回采工作

回采工作由回采聯(lián)道與切割巷叉口挑頂開(kāi)始，挑至設(shè)計(jì)分層頂板標(biāo)高后向兩幫拉開(kāi)工作面，形成回采工作面，采用由回采聯(lián)道向兩翼推進(jìn)的方式進(jìn)行回采，推進(jìn)至采場(chǎng)間柱位置，相鄰2條進(jìn)路推進(jìn)到位后，從采場(chǎng)兩翼向采聯(lián)后退剔出頂留點(diǎn)柱。采場(chǎng)內(nèi)遵循由回采聯(lián)道向兩側(cè)條柱推進(jìn)、自兩側(cè)向回采聯(lián)道后退變點(diǎn)柱、先上盤(pán)后下盤(pán)的回采順序，直至采至設(shè)計(jì)邊界，分層回采工作便完成。

(1)鑿巖。采用單臂臺(tái)車(chē)Boomer281鑿巖，孔深3.5 m，炮眼排距0.7～0.9 m，孔距0.8～1.0 m；頂板光爆層炮眼間距0.7～0.8 m，光爆層厚0.6～0.8 m，一次性將整條進(jìn)路炮眼打完。

(2)爆破。選用φ35 mm巖石乳化炸藥，毫秒非電導(dǎo)爆雷管起爆，排間進(jìn)行微差爆破[2]，間隔時(shí)間25～50 ms，光爆層采用導(dǎo)爆索起爆，后續(xù)一次齊發(fā)爆破。

(3)出礦。采用鏟運(yùn)機(jī)或運(yùn)輸汽車(chē)運(yùn)至溜井后下放至380 m運(yùn)輸水平。

(4)采場(chǎng)通風(fēng)線路。新鮮風(fēng)流→分段干線→回采聯(lián)道→采場(chǎng)→污風(fēng)→礦塊回風(fēng)上山→上分段回采聯(lián)道→上分段干線→回風(fēng)系統(tǒng)。

1.4采場(chǎng)充填

首層充填先鋪設(shè)直徑12 mm螺紋鋼筋，間距200 mm，首層充填高度3.3 m，為尾砂膠結(jié)充填，灰砂比1∶4。后分層回采后應(yīng)進(jìn)行膠結(jié)尾砂混合充填，下層高3.5 m，全尾砂充填，每分層最后0.5 m都進(jìn)行尾砂膠結(jié)充填，灰砂比1∶6，并且每分層充填時(shí)預(yù)留1.7 m空頂。采場(chǎng)排水通過(guò)采場(chǎng)內(nèi)部泄水孔或下盤(pán)泄水孔排至下分段干線水溝進(jìn)入井下污水處理站[3]。首分段采場(chǎng)二分層充填泄水原理如圖1所示，二分段采場(chǎng)充填泄水原理如圖2所示。

圖1　首分段采場(chǎng)二分層充填泄水示意

圖2　二分段采場(chǎng)充填泄水示意

1.5頂板管理

采礦作業(yè)過(guò)程中，人員設(shè)備直接暴露于采空區(qū)，頂板管理較關(guān)鍵，除采用頂板層光面爆破方法外，在生產(chǎn)實(shí)際中還應(yīng)根據(jù)頂板分級(jí)情況采取不同方式的護(hù)頂措施，確認(rèn)頂板安全后人員設(shè)備方可進(jìn)入。

2存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

Ⅰ#銅礦帶深部位于Ⅱ1#主礦體下盤(pán)，下段與Ⅱ1#主礦體相距3～10余m，隨著Ⅱ1#主礦體回采深度的不斷下降，應(yīng)力集中、地壓顯現(xiàn)將越來(lái)越明顯，加之Ⅰ#銅礦帶深部礦巖呈層狀產(chǎn)出，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，在生產(chǎn)過(guò)程中受爆破振動(dòng)及風(fēng)化作用的影響，采場(chǎng)冒頂時(shí)有發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)造成了較大的安全隱患。對(duì)此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，點(diǎn)柱尺寸4.0 m×(4 ～5.0) m，高至礦體頂板，點(diǎn)柱間距11 m×10 m。采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化后，實(shí)際回收率74.6%，貧化率12.49%。優(yōu)化后的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

因尾砂粒級(jí)過(guò)細(xì)、含泥量大等因素，致使尾砂在立式砂倉(cāng)內(nèi)沉降速度慢、尾砂利用率低、采場(chǎng)脫水困難、充填體強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)及回采要求，導(dǎo)致Ⅰ#銅礦帶深部充填(圖4)滯后，備采礦量不足，影響采礦生產(chǎn)的正常持續(xù)。對(duì)此，根據(jù)大紅山鐵礦生產(chǎn)建設(shè)的實(shí)際情況，在充填能力未能滿足生產(chǎn)需求時(shí)，將井下采切碴石運(yùn)至Ⅰ#銅礦帶深部采空區(qū)進(jìn)行充填。

Ⅰ#銅礦帶深部礦巖呈層狀產(chǎn)出，節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)固性差，在風(fēng)化作用、爆破振動(dòng)、地壓作用等因素的影響下，部分采場(chǎng)頂板易發(fā)生大面積垮塌，采場(chǎng)僅能棄采，導(dǎo)致礦石回采率低。對(duì)此，在確保安全的提前下，從相鄰盤(pán)區(qū)施工安全通道至礦體上盤(pán)，從礦體上盤(pán)向下盤(pán)回采，以提高回采率。5054盤(pán)區(qū)回采優(yōu)化前后對(duì)比如圖5所示。

Ⅰ#銅礦帶深部采區(qū)采用點(diǎn)柱式上向分層充填采礦法，根據(jù)三級(jí)礦量及采充關(guān)系要求，上分段回采聯(lián)道須在下分段礦石回采前完成施工。提前施工上分段回采聯(lián)道，導(dǎo)致上下分段銜接時(shí)回采聯(lián)道重疊部位的采空區(qū)過(guò)高，頂板難以管理，加之Ⅰ#銅礦帶深部礦巖穩(wěn)固性差，回采時(shí)存在安全隱患。為此，提出運(yùn)用相鄰盤(pán)區(qū)交替充填、適當(dāng)增加工程的方法消除在過(guò)高空區(qū)內(nèi)采礦時(shí)存在的安全隱患。4062盤(pán)區(qū)5分層回采設(shè)計(jì)優(yōu)化前后對(duì)比如圖6所示。

圖3　優(yōu)化后的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

圖4?、?銅礦帶深部碴石充填采空區(qū)示意

圖5　優(yōu)化前后5054盤(pán)區(qū)回采對(duì)比

3結(jié)語(yǔ)

大紅山鐵礦在Ⅰ#銅礦帶開(kāi)采工程中，根據(jù)礦體實(shí)際情況，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)采礦過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)點(diǎn)柱式上向分層充填法進(jìn)行了適當(dāng)優(yōu)化，確保了該銅礦帶150萬(wàn)t/a工程的順利進(jìn)行，達(dá)到了原設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]王維，王建忠，張盛祥.蒼山鐵礦雙層礦體采充平衡管理[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(6)：53-54.

[2]牛魁.逐孔微差爆破技術(shù)在黑溝溜井降段中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(1)：60-61.

[3]劉同有.充填采礦技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2001.

圖6　4062盤(pán)區(qū)5分層回采設(shè)計(jì)優(yōu)化前后對(duì)比

(收稿日期2015-11-01)

馬文標(biāo)(1988—)，男，助理工程師，653405 云南省玉溪市新平縣戛灑鎮(zhèn)。