黃明發(fā)

(廈門(mén)紫金工程設(shè)計(jì)有限公司， 福建廈門(mén)市 361006)

無(wú)礦柱上向水平分層連續(xù)采礦法在中厚礦體開(kāi)采中的應(yīng)用

黃明發(fā)

(廈門(mén)紫金工程設(shè)計(jì)有限公司， 福建廈門(mén)市 361006)

石湖金礦101采區(qū)的金品位相對(duì)較高，原有高損失貧化率的留礦采礦法嚴(yán)重制約了公司經(jīng)濟(jì)效益的提高和可持續(xù)發(fā)展，因此，必須尋求低損失貧化的開(kāi)采方法。為此，提出了3種采礦方法，通過(guò)綜合對(duì)比分析，選擇無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填采礦法進(jìn)行開(kāi)采，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用該方法后采場(chǎng)貧化率為5%，損失率為3%，取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

上向水平分層；全尾砂充填；連續(xù)采礦

石湖金礦101采區(qū)原為薄礦體，采用淺孔留礦采礦法回采。由于礦體上盤(pán)圍巖穩(wěn)固性差，在留礦法后期大量出礦時(shí)，上盤(pán)圍巖容易坍塌從而導(dǎo)致貧化損失指標(biāo)過(guò)大，經(jīng)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，采礦貧化率將近50%，采下?lián)p失達(dá)20%。101采區(qū)的金品位相對(duì)較高，根據(jù)地質(zhì)部門(mén)提供的數(shù)據(jù)，180 m中段的平均金品位為6.5 g/t，高損失貧化率的留礦采礦法嚴(yán)重制約了公司經(jīng)濟(jì)效益的提高和公司可持續(xù)發(fā)展。隨著開(kāi)采深度的向下延伸，采區(qū)上部薄礦體即將回采結(jié)束，180 m中段及以下中段的礦體以中厚礦體為主；由于礦體厚度的變化及開(kāi)采技術(shù)條件的限制，留礦采礦法已不適宜101采區(qū)中厚礦體的開(kāi)采。因此，必須尋求低損失貧化的開(kāi)采方法。

1 開(kāi)采技術(shù)條件

180 m中段的礦體主要賦存在19～31勘探線之間。礦體走向長(zhǎng)約315 m，傾角73°。礦體平均厚度6.3 m，最大厚度10 m以上，平均品位6.5 g/t。礦體巖性為硅化巖、綠泥石化硅化巖，礦體RQD一般為70%～90%；f系數(shù)5～7，裂隙不發(fā)育，平均抗壓強(qiáng)度為58.44 MPa，抗剪強(qiáng)度為13.3 MPa，抗拉強(qiáng)度為1.72 MPa，穩(wěn)定性良好。礦體下盤(pán)為黑云斜長(zhǎng)片麻巖，巖石穩(wěn)固；上盤(pán)巖石為鉀化黑云斜長(zhǎng)片麻巖，中等穩(wěn)固～不穩(wěn)固，局部存在高嶺土化現(xiàn)象，采場(chǎng)面積過(guò)大時(shí)在出礦過(guò)程中容易片幫垮落。礦石體重2.85 t/m3，礦巖松散系數(shù)1.54。

2 采礦方法選擇

根據(jù)礦體的開(kāi)采技術(shù)條件以及結(jié)合礦山開(kāi)采現(xiàn)狀，針對(duì)該類(lèi)型礦體，提出了幾種可行的采礦方法方案:無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法、留礦法嗣后充填與上向分層充填聯(lián)合采礦法、分段中深孔嗣后充填與上向分層充填聯(lián)合采礦法。通過(guò)對(duì)3種采礦方法綜合對(duì)比分析，最終選擇無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法進(jìn)行開(kāi)采，采礦方法見(jiàn)圖1。

3 無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法

3.1 采準(zhǔn)工程布置

采場(chǎng)沿礦體走向方向布置，采場(chǎng)長(zhǎng)度為60 m，寬為礦體厚度，中段高度40 m，采場(chǎng)與采場(chǎng)之間不留間柱和頂?shù)字?/p>

3.2 采準(zhǔn)與切割

在180 m中段共布置了5個(gè)采場(chǎng)，主要采準(zhǔn)工程包括斜坡道、分段平巷、溜井、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道、溜井聯(lián)絡(luò)道等。分段高度10 m，180 m中段以上為220 m中段，因此，2中段之間再布置190，200，210 m三個(gè)分段水平，均布置分段平巷。從180 m中段水平的運(yùn)輸大巷開(kāi)始向上掘斜坡道連接190 m分段平巷，從190 m分段平巷掘斜坡道連接200 m分段平巷、210 m分段平巷，為了節(jié)省采切工程量，210 m分段與220 m中段水平之間不設(shè)斜坡道連接。通過(guò)各分段平巷施工采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道，首先從分段巷平巷往下施工，最大坡度為20%。每向上回采、充填一個(gè)分層后，在采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道向上挑頂?shù)缴弦粋€(gè)分層高度位置，崩落廢石充填采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道，多余廢石用鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸至采場(chǎng)空區(qū)，與尾砂膠結(jié)充填體一起形成充填體。若盤(pán)區(qū)生產(chǎn)任務(wù)小，盤(pán)區(qū)采場(chǎng)之間有足夠的剩余周轉(zhuǎn)時(shí)間，可從采場(chǎng)往分段平巷向上掘進(jìn)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道，掘進(jìn)廢石用電耙耙入采場(chǎng)空區(qū)，可降低施工難度，提高作業(yè)效率并降低掘進(jìn)成本，試驗(yàn)期間各采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道均按該方法施工。為發(fā)揮電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)最大出礦效率，在每個(gè)采場(chǎng)下盤(pán)脈外布置一條溜礦井。

圖1 無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法

3.3 采場(chǎng)拉底工作

從采場(chǎng)沿脈巷道開(kāi)始，采用淺孔鉆機(jī)拉底至礦體邊界，拉底高度2.5 m。拉底礦石用人工出礦或裝運(yùn)機(jī)出礦，礦車(chē)裝礦后由穿脈巷至中段運(yùn)輸平巷運(yùn)出。采場(chǎng)不留頂?shù)字烷g柱，采場(chǎng)對(duì)應(yīng)的下中段仍有礦體需回采時(shí)，在完成拉底出礦后，鋪設(shè)高強(qiáng)度混凝土假底，厚度0.5 m，如采用高灰砂比充填體替代混凝土，充填厚度1 m，并在底板上增加鋼筋和金屬網(wǎng)片。試驗(yàn)盤(pán)區(qū)實(shí)際采準(zhǔn)切割工程量見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)盤(pán)區(qū)采切工程量

3.4 回 采

(1)鑿巖爆破。底部拉底結(jié)束后，開(kāi)始從下往上分層回采。首先開(kāi)始第一分層礦體回采，因礦體上盤(pán)圍巖不太穩(wěn)固，為減少上盤(pán)圍巖片幫冒落，在回采時(shí)，通過(guò)壓頂或挑頂回采下盤(pán)礦體，上盤(pán)預(yù)留1.5 m礦體暫不回采，待下盤(pán)礦石出完后，開(kāi)始充填，充填高度不高于上盤(pán)礦體底部高度。待充填體強(qiáng)度滿足要求后開(kāi)始第二分層礦體回采，同樣先回采下盤(pán)礦體，礦石出礦結(jié)束后，回采上盤(pán)預(yù)留的1.5 m礦體，采用水平孔進(jìn)行落礦。該部分礦石量少，出礦速度快，待礦石出盡后進(jìn)行充填，減少上盤(pán)圍巖片幫冒落。依次類(lèi)推直至回采至上部中段。鑿巖參數(shù):孔距1～1.2 m，排距0.8～1 m，孔深2～2.5 m。梅花型布置炮孔，導(dǎo)爆管雷管起爆孔內(nèi)炸藥。炸藥單耗0.4 kg/t，加上大塊二次破碎，炸藥綜合單耗0.45 kg/t。

(2)出礦。受主井井筒斷面限制，大型鏟運(yùn)機(jī)無(wú)法進(jìn)入井下；同時(shí)，為了降低采切工程量及生產(chǎn)成本，結(jié)合采場(chǎng)生產(chǎn)能力要求，出礦設(shè)備采用0.75 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，鏟運(yùn)機(jī)尾繩有效長(zhǎng)度85 m。出礦之前先處理頂板松石，并向礦石堆灑水，減少粉塵。鏟運(yùn)機(jī)出礦采用前進(jìn)式出礦方式，采場(chǎng)礦石通過(guò)鏟運(yùn)機(jī)從采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道、分段平巷運(yùn)至礦石溜井。溜井井口設(shè)置了400 mm×400 mm格篩，不能通過(guò)格篩的大塊通過(guò)爆破或大錘砸碎后下放溜井內(nèi)。

(3)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷、采區(qū)斜坡道進(jìn)入各個(gè)分段，再經(jīng)分段平巷、采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道到進(jìn)入采場(chǎng)，沖刷工作面后，污風(fēng)由通風(fēng)天井導(dǎo)入上中段運(yùn)輸巷，進(jìn)入總回風(fēng)系統(tǒng)，排出地表。

3.5 全尾砂膠結(jié)充填

一分層回采結(jié)束后開(kāi)始進(jìn)行充填工序，充填開(kāi)始前，通過(guò)挑頂使聯(lián)絡(luò)道底板與充填高度保持在同一高度，并用擋墻封閉所有出入采場(chǎng)的出入口，從采場(chǎng)上部充填通風(fēng)天井架設(shè)充填管道進(jìn)行全尾砂膠結(jié)充填。充填骨料采用礦山選廠全尾砂，水泥作膠凝劑。根據(jù)采場(chǎng)對(duì)充填體強(qiáng)度要求，為降低充填成本，先采用低灰砂比充填料進(jìn)行充填，然后采用高灰砂比充填料進(jìn)行澆面。根據(jù)充填體強(qiáng)度室內(nèi)試驗(yàn)，灰砂比為1∶4的充填體7 d強(qiáng)度可達(dá)1 MPa以上，滿足鏟運(yùn)機(jī)在充填體上行走的要求，灰砂比為1∶6時(shí)的膠結(jié)充填體28 d強(qiáng)度可達(dá)1 MPa以上。因此設(shè)計(jì)一般充填采用1∶6的灰砂比，澆面充填高度為0.5 m，澆面膠結(jié)充填采用1∶4的灰砂比。

分層充填高度2～2.5 m。當(dāng)采用壓頂落礦方式，采場(chǎng)頂板向上推進(jìn)時(shí)不采用臺(tái)階形式，則充填后的空頂高度為1～1.5 m。若采用挑頂落礦方式，采場(chǎng)頂板向上推進(jìn)時(shí)采用臺(tái)階形式，則充填后的空頂高度為2～2.5 m，接近上盤(pán)圍巖的臺(tái)階礦體部位充填后空頂高度為0.2～0.3 m，該部分礦體用水平炮孔回采。

為了減少回采與充填相互制約，采用2個(gè)采場(chǎng)交替作業(yè)形式，從而確保生產(chǎn)任務(wù)，以提高生產(chǎn)效率。

3.6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo):采場(chǎng)生產(chǎn)能力為100～120 t/d；損失率為3%；貧化率為5%；千噸采切比為9.47 m/kt(標(biāo)準(zhǔn)米)。

4 結(jié)論及建議

針對(duì)101采區(qū)中厚礦體開(kāi)采，通過(guò)采用無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法極大地提高了礦山生產(chǎn)能力，大大降低了貧化損失指標(biāo)。采場(chǎng)之間不留礦柱，有效利用井下礦產(chǎn)資源?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，目前已在石湖礦業(yè)有限公司全面推廣，并為其他礦山提供經(jīng)驗(yàn)。建議中厚礦體采用無(wú)礦柱上向水平分層全尾砂膠結(jié)充填連續(xù)采礦法，為提高機(jī)械化程度和生產(chǎn)效率，應(yīng)采用鑿巖臺(tái)車(chē)鑿巖，并采用撬毛臺(tái)車(chē)、錨桿安裝臺(tái)車(chē)、服務(wù)車(chē)等先進(jìn)設(shè)備。

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2016-04-14)

黃明發(fā)(1982-)，男，江西鷹潭人，工程師，現(xiàn)任廈門(mén)紫金工程設(shè)計(jì)有限公司采礦室主任，Email:516455287@ qq.com。