王衛(wèi)東,盛 佳,李向東,米繼武
(1.嵩縣金牛有限責(zé)任公司, 河南 嵩縣 471401; 2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南 長沙410012; 3.國家金屬采礦工程技術(shù)研究中心, 湖南 長沙 410012; 4.崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河北 張家口市 076350)
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傾斜厚大礦體低貧損回采順序優(yōu)化研究*
王衛(wèi)東1,盛佳2,3,李向東2,3,米繼武4
(1.嵩縣金牛有限責(zé)任公司,河南 嵩縣471401; 2.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司,湖南 長沙410012; 3.國家金屬采礦工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙410012; 4.崇禮紫金礦業(yè)有限責(zé)任公司,河北 張家口市076350)
摘要:針對某大型巖金礦傾斜厚大礦體開采技術(shù)條件及中段盤區(qū)礦柱采場,提出采場連續(xù)回采連續(xù)崩落與隔一采一間隔崩落2種方案。結(jié)合礦區(qū)上部空場法與下部充填法、多中段同時(shí)開采的復(fù)雜采礦環(huán)境,提出了合理的中段回采及采場順序,合理布置與回采分段切割立槽及上盤三角礦體,可最大限度地回收地下礦產(chǎn)資源,為滿足礦山生產(chǎn)能力要求及改擴(kuò)建工程的銜接奠定了基礎(chǔ),同時(shí)可為類似條件的礦山開采提供借鑒與參考。
關(guān)鍵詞:傾斜厚大礦體;回采順序;崩礦落礦
0引言
緩傾斜至傾斜厚大礦體屬于難采礦體類型,尤其當(dāng)?shù)V體傾角為35°~40°時(shí),其一是因?yàn)榈V體傾角不夠陡,無法在采場內(nèi)實(shí)現(xiàn)重力放礦,致使出礦工藝復(fù)雜;其二是合理的礦體回采順序難以確定,要實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)開采的難度很大。通過改變崩礦落礦方式,可實(shí)現(xiàn)礦石的有效運(yùn)搬,而厚礦體大都劃分為兩步驟或多步驟回采,其合理的回采順序?qū)⒅苯佑绊懙降V體能否高效安全回采。因此,研發(fā)適合該類礦床賦存條件下的合理回采順序,是實(shí)現(xiàn)高效安全開采的關(guān)鍵所在。
1礦山開采技術(shù)條件及采礦方法簡介
1.1開采技術(shù)條件
某巖金礦床受斷裂構(gòu)造和蝕變節(jié)理裂隙帶控制。主要由1號(hào)和70號(hào)脈群組成。其中70號(hào)脈群由7條礦脈構(gòu)成,多為緩傾斜至傾斜的厚大礦體。分布在7線以南1號(hào)脈群的上盤,礦脈均賦存在硅鉀化二長巖蝕變帶內(nèi),蝕變帶總體展布方向0°~350°,西傾或南西傾,傾角20°~45°,蝕變帶寬達(dá)130~300 m。礦體連續(xù)完整,穩(wěn)定性良好;頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性較好,抗風(fēng)化能力較強(qiáng),屬于堅(jiān)硬~半堅(jiān)硬礦體。工程地質(zhì)勘探類型簡單,水文地質(zhì)條件中等。主要回采中段為1304~1184 m中段。
1.2采礦方法及開采現(xiàn)狀
根據(jù)70號(hào)脈1264 m中段以上礦體回采現(xiàn)狀,1304 m中段以上礦體采用淺孔空場法及中深孔空場法回采,在相鄰采場留下部分支撐礦柱和中段底部結(jié)構(gòu),經(jīng)過空區(qū)調(diào)查,1304 m 中段的支撐礦柱大部分倒塌,采場頂板冒落嚴(yán)重,空區(qū)連于一體,支撐礦柱無法回收。1264 m中段礦體采用二步驟回采,一步驟采場寬10 m,采用分層中深孔或淺孔回采完畢形成采空區(qū),空區(qū)空頂時(shí)間達(dá)幾年到十幾年,二步驟采場寬20 m,沒有進(jìn)行回采,為滿足技改后2500 t/d生產(chǎn)能力的要求和礦山持續(xù)發(fā)展需要,迫切需要回采這一部分礦柱礦體。
原設(shè)計(jì)一步驟采場采用塊石膠結(jié)充填,在地表取石轉(zhuǎn)運(yùn)至井下充填采場,但因礦區(qū)鄰近滑雪旅游區(qū)不能破壞地表植被和環(huán)境,塊石膠結(jié)充填沒有實(shí)施。購廢石或河道石砂進(jìn)行充填,因成本高、充填量大也無法實(shí)現(xiàn)。而礦山當(dāng)時(shí)的選礦工藝是炭泥氰化,選礦尾砂有毒物質(zhì)較多,尾砂若充填到井下污染地下水資源,故不能作為充填材料充填到井下。因沒有合適的充填材料,充填采礦法不宜采用。因此,考慮采用空場回采嗣后放頂處理空區(qū),其合理的盤區(qū)、采場及中段回采順序?qū)⒅苯佑绊懞侠碛行ч_采。
2盤區(qū)采場及中段回采順序
2.1盤區(qū)回采順序
針對1264 m中段盤區(qū)現(xiàn)有的3個(gè)20 m寬礦柱采場,4個(gè)一步驟的空區(qū)采場,提出2種礦柱采場回采順序。
(1) 盤區(qū)采場連續(xù)回采連續(xù)崩落方案。該方案從南向北逐一回采23N22、21N2、19S18采場,回采23N22采場后就進(jìn)行3231采場空區(qū)頂板強(qiáng)制放頂,崩落頂板圍巖充填空區(qū)。采場回采超前一個(gè)放頂采場,使崩落的廢石不會(huì)落到回采采場的礦石堆上,可降低礦石損失、貧化率。該方案中段內(nèi)同時(shí)只有一個(gè)采場回采,其回采見圖1。
圖1 盤區(qū)采場連續(xù)回采連續(xù)崩落
(2) 盤區(qū)采場隔一采一間隔崩落方案。該方案首先同時(shí)回采23N22、19S18兩個(gè)采場,21N2作為盤區(qū)礦柱采場后回采,空場回采出完大部分礦石后,強(qiáng)制崩落21N2礦柱采場南北兩翼空區(qū)頂板,再回采21N2礦柱采場,21N2采場是在兩側(cè)崩落頂板圍巖下回采爆破出礦。該方案可實(shí)現(xiàn)中段內(nèi)同時(shí)有2個(gè)采場回采,增加了盤區(qū)生產(chǎn)能力,其回采見圖2。
2.2采場回采順序
盤區(qū)采場內(nèi)采用兩步驟分段空場嗣后崩落采礦法,中段分成兩個(gè)分段,由于礦體屬于緩傾斜至傾斜礦體,在采場端部拉槽時(shí),切割井須布置在離采場端部合理距離,切割井上部位于礦體的上盤,回采時(shí)要產(chǎn)生礦石貧化,切割井下部有一部分礦體在切割井之外,正常回采很難采出,因此在采場端部鑿巖巷布置扇形中深孔,盡量回收這一部分礦石,減少資源損失。
采場內(nèi)回采順序:首先拉一分段切割立槽,切割井布置在采場中央,以切割井為自由面,在切割橫巷布置3個(gè)平行中深孔,排距為1.2 m,以切割井為自由面爆破形成分段切割立槽,以切割立槽為自由面回采分段三角礦體,出完拉槽的礦石后,以切割立槽為自由面,中深孔爆破回采一分段,當(dāng)一分段回采到與第二分段的爆破立槽對齊時(shí),回采二分段的礦體,形成臺(tái)階式回采,二分段超前一分段2~3 m,直至回采完整個(gè)采場。采場切割立槽、分段三角礦體回采、采場回采順序見圖3~圖5。
圖2 盤區(qū)采場隔一采一間隔崩落
圖3 切割立槽炮孔布置
2.3中段回采順序
礦區(qū)上部中段采用空場法回采,一步驟采場回采后留下二步驟采場未回采。為達(dá)到礦區(qū)生產(chǎn)能力需求,致使多中段多工作面作業(yè),回采順序要求嚴(yán)格,且存在較大的安全隱患,生產(chǎn)能力受到約束;加之,中段底柱和頂柱不能盡快回采結(jié)束,局部通風(fēng)困難、通風(fēng)成本高,巷道維護(hù)成本比較高。因此合理的中段回采順序及過度銜接方式尤其重要。
圖4 回采三角礦體炮孔布置
圖5 盤區(qū)內(nèi)采場回采順序
目前礦區(qū)開拓工程已到了1184 m中段,并且形成備采礦量,1224 m中段以下擬采用兩步驟空場嗣后尾砂膠結(jié)充填采礦法。礦山采用充填采礦法后,整個(gè)中段開拓系統(tǒng)形成后,中段間可實(shí)現(xiàn)自下向上回采,中段采場回采結(jié)束后,并回采中段頂?shù)字?,隨后封閉整個(gè)中段,以減少中段通風(fēng)的營運(yùn)成本和維護(hù)成本。下部中段采空區(qū)可采用上部中段的廢石和尾礦廢料充填,實(shí)現(xiàn)廢石不出坑,從而減少廢石的運(yùn)輸費(fèi)用,地面也可少建廢石場,保護(hù)了土地資源,同時(shí)減少廢棄物對環(huán)境的影響和污染。
3小結(jié)
(1) 針對某大型巖金礦中段盤區(qū)礦柱采場,提出采場連續(xù)回采連續(xù)崩落與隔一采一間隔崩落2種方案,各有優(yōu)劣,可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際與配礦、安全生產(chǎn)需求,進(jìn)行方案優(yōu)選后確定合理的盤區(qū)回采順序。
(2) 結(jié)合礦區(qū)上部空場法與下部充填法、多中段同時(shí)開采的復(fù)雜采礦環(huán)境,提出了合理的中段回采及采場順序,合理布置與回采分段切割立槽及上盤三角礦體,可最大限度地回收地下礦產(chǎn)資源,為滿足礦山生產(chǎn)能力要求及改擴(kuò)建工程的銜接奠定了基礎(chǔ),同時(shí)可為類似條件的礦山開采提供借鑒與參考。
參考文獻(xiàn):
[1]李向東,盛佳,江飛飛.東灣礦區(qū)小南溝傾斜中厚破碎礦體采礦方法方案研究[R].長沙:長沙礦山研究院有限責(zé)任公司,2013.
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*基金項(xiàng)目:國家科技部轉(zhuǎn)制科研院所創(chuàng)新能力專項(xiàng)資金(2014EG215027);“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目 (2013BAB02B00).
收稿日期:[6]吳偉偉.湘福石膏礦厚大礦體采場結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D].長沙:中南大學(xué),2011.(2015-07-15)
作者簡介:王衛(wèi)東(1975-),男,河南汝南縣人,工程師,主要從事采礦工藝研究及現(xiàn)場管理工作,Email:460278728@qq.com。