王 亮,仵峰峰
(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410012;2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410012)
緩傾斜中厚礦體高效開(kāi)采采礦方法優(yōu)化選擇
王 亮1,2,仵峰峰1
(1.長(zhǎng)沙礦山研究院有限責(zé)任公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410012;2.金屬礦山安全技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410012)
針對(duì)某礦山緩傾斜中厚礦體的開(kāi)采技術(shù)條件和礦山安全高效開(kāi)采的生產(chǎn)要求,提出了多種采礦方法方案,通過(guò)技術(shù)比較,選用條柱上向分層充填采礦法進(jìn)行開(kāi)采,滿(mǎn)足了礦山安全高效生產(chǎn)的要求。
緩傾斜中厚礦體;條柱上向分層充填采礦法;采礦方法選擇
某礦山為多金屬礦,礦體采用見(jiàn)礦采礦的挖硐式民采法開(kāi)采,其中77~83線-130~-100 m的Ⅰ號(hào)礦體地質(zhì)儲(chǔ)量41.1萬(wàn)t,已采約16萬(wàn)t,剩余約25.1萬(wàn)t。礦體傾角15°~20°,真厚度10~18 m,平均品位:Ag 125.89 g/t,Au 0.93 g/t。礦體邊界不清,需要邊采邊探。礦巖穩(wěn)固性整體較好,局部裂隙發(fā)育,蝕變帶的穩(wěn)固性差,會(huì)產(chǎn)生局部不良工程地質(zhì)問(wèn)題,開(kāi)采中需要采取支護(hù)措施。
根據(jù)該礦山礦體的賦存條件,可選用的采礦方法有房柱淺孔留礦法、點(diǎn)柱上向分層充填采礦法、條柱上向分層充填采礦法。
從經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)能力和技術(shù)的新穎性以及推廣適用性方面考慮, 建議采用條柱上向分層充填采礦法。該采礦方法的優(yōu)點(diǎn)有:
(1) 采場(chǎng)內(nèi)鑿巖爆破、出礦、充填可平行作業(yè),互不影響;
(2) 充填體有較長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)時(shí)間;
(3) 轉(zhuǎn)層時(shí)采場(chǎng)內(nèi)仍能進(jìn)行鑿巖爆破;有利于提高生產(chǎn)能力。
該礦山前期采空區(qū)充填后,下盤(pán)較完整的礦體可作為試驗(yàn)采場(chǎng)采用條柱上向分層充填采礦法回采,采場(chǎng)布置見(jiàn)圖1。
圖1 條柱上向分層充填采礦法
將礦體沿81線劃分為2個(gè)采場(chǎng),采場(chǎng)長(zhǎng)75~80 m,采場(chǎng)間留4 m寬的隔離礦柱。采場(chǎng)內(nèi)垂直走向每隔13 m劃分為1個(gè)分條,每個(gè)采場(chǎng)劃分為6個(gè)分條,采場(chǎng)內(nèi)分條之間留2 m左右寬度的礦柱,礦柱寬度可根據(jù)采場(chǎng)穩(wěn)定性情況適當(dāng)調(diào)整。
分層回采高度為4~5 m,空頂高度為6~7 m。布置溜井的分條充填后空頂高為2.8~3 m,便于轉(zhuǎn)層后設(shè)備直接進(jìn)入采場(chǎng),其它分層充填后的空頂高為2.2 m,便于鑿巖設(shè)備打垂直上向孔。
2.2.1 出礦系統(tǒng)
出礦設(shè)備為鏟運(yùn)機(jī)或裝載機(jī),運(yùn)輸設(shè)備為汽車(chē)。從脈外運(yùn)輸大巷向采場(chǎng)布置出礦穿脈,出礦穿脈一般布置于采場(chǎng)中間。從出礦穿脈往上布置垂直溜井,每個(gè)采場(chǎng)布置兩個(gè)溜井。溜井底部為堆礦場(chǎng),溜井之間留適當(dāng)?shù)V柱支撐,以保證溜井安全。礦石經(jīng)溜井直接溜入堆礦場(chǎng),然后由鏟車(chē)鏟取,裝入汽車(chē),由汽車(chē)運(yùn)輸至主溜井。
對(duì)于第一分層,采場(chǎng)出礦時(shí)鏟運(yùn)機(jī)從回采采場(chǎng)鏟礦后,經(jīng)采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道運(yùn)至溜井出礦;對(duì)于其它分層,溜井分條充填后空頂高2.8 m,設(shè)備可自由運(yùn)行,其它分條充填后,空頂高2.2 m,在采場(chǎng)靠溜井的附近沿采場(chǎng)走向,將頂板上挑0.6~0.8 m,形成一條鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行通道,設(shè)備由該通道進(jìn)出分條鏟裝礦石。
2.2.2 設(shè)備進(jìn)出采場(chǎng)工程
在每個(gè)采場(chǎng)布置有溜井的分條,沿礦體下盤(pán)設(shè)設(shè)備上山,礦體傾角為18°,設(shè)備上山傾角一般為礦體傾角,既可上下現(xiàn)有設(shè)備,也可上下1.5 m3鏟運(yùn)機(jī)。-100 m中段設(shè)設(shè)備聯(lián)絡(luò)硐室。轉(zhuǎn)層時(shí),鏟運(yùn)機(jī)可停留在設(shè)備上山中。
2.2.3 采場(chǎng)回風(fēng)充填人行工程
每?jī)蓚€(gè)分條共用一個(gè)回風(fēng)充填上山(井),因?yàn)樵O(shè)備上山可兼做回風(fēng)充填用,因此每個(gè)采場(chǎng)還需布置2個(gè)回風(fēng)充填上山(井)?;仫L(fēng)充填井隨回采消失。作為采場(chǎng)的充填上山(井),充填管道從-100 m經(jīng)該回風(fēng)充填井進(jìn)入采場(chǎng)空區(qū)進(jìn)行充填。轉(zhuǎn)層時(shí),又作為采場(chǎng)鑿巖爆破人員進(jìn)出采場(chǎng)的通道。
采場(chǎng)人行通道有3個(gè),一個(gè)是設(shè)備上山,另兩個(gè)是采場(chǎng)回風(fēng)充填上山(井)。
2.3.1 回采順序
采場(chǎng)由下向上逐層依次回采,每一分層基本保持在同一個(gè)水平。一個(gè)采場(chǎng)共有6個(gè)分條,回采順序由采場(chǎng)兩端向中央逐分條回采,每2個(gè)分條組成一個(gè)回采充填單元,采場(chǎng)一般分為3~4個(gè)步驟回采完畢。鑿巖、爆破、出礦、充填工作分別于不同的分條內(nèi)進(jìn)行,實(shí)行分條內(nèi)集中鑿巖、集中爆破、集中出礦,然后分條獨(dú)立充填。
2.3.2 礦柱的大小
在兩個(gè)采場(chǎng)之間留4 m寬的永久隔離礦柱。分條之間在相鄰分條充填完畢后,再擴(kuò)刷臨時(shí)礦柱,永久礦柱寬為1.8~2 m。
為了提高回采采場(chǎng)的安全性,在每分條回采時(shí),增加2~2.2 m寬的臨時(shí)礦柱,使礦柱的寬度為4 m,待這部分礦石回采結(jié)束后,最后擴(kuò)刷臨時(shí)礦柱,臨時(shí)礦柱的回采高度比該分層充填的高度小0.3~0.5 m,在充填后,臨時(shí)礦柱的根生在高強(qiáng)度的膠結(jié)充填體內(nèi)。
2.3.3 鑿巖爆破
采場(chǎng)充填后,空頂高為2.2~3 m,采用YSP45鑿巖機(jī)或其它上向鑿巖機(jī)打上向垂直孔,孔深4.3~5.3 m,孔徑40~65 mm,爆破高度為4~5 m。爆破參數(shù)依所選設(shè)備而定,分條內(nèi)采用集中鑿巖、集中爆破。
臨時(shí)礦柱采用淺孔鑿巖機(jī)打水平炮孔垂直分條布置,孔深2~2.5 m,孔徑為38~40 mm,孔間距為0.8~1.2 m,抵抗線為0.6~0.8 m,爆破采用Φ32 mm卷藥,微差爆破。臨時(shí)礦柱的擴(kuò)刷采用集中鑿巖、集中爆破。
2.3.4 采場(chǎng)出礦
分條集中爆破后,再進(jìn)行集中出礦。采場(chǎng)出礦為鏟運(yùn)機(jī)或裝載機(jī)從各分條鏟裝礦石后運(yùn)至溜井,由溜井放入-130 m堆礦場(chǎng),再由鏟車(chē)鏟入汽車(chē),由汽車(chē)運(yùn)至主溜井。
首先從-100 m把充填管道從回風(fēng)充填上山接入采空區(qū),然后用編織袋裝砂砌擋墻。由于底部已經(jīng)沒(méi)有礦需要回采,因此,第一分層不需要膠結(jié)充填。一個(gè)分層空區(qū)分次充填完,每次充高80 cm,水泥添加量為50~80 kg/m3,最后一次采用高強(qiáng)度的膠結(jié)充填料充填,充填料中水泥添加量為320~350 kg/m3,充填高度為0.5~1 m。
其它分層的充填工藝和本分層相同,水泥添加量根據(jù)第一分層使用情況進(jìn)行調(diào)整。
分層回采結(jié)束后,先架高該分層的鋼溜井和濾水井,并將設(shè)備移至設(shè)備上山,然后進(jìn)行充填,完成該分層的轉(zhuǎn)層工作。鋼溜井直徑為Φ2 m、鋼板厚7~8 mm,由長(zhǎng)1.2~1.5 m的兩塊半圓形鋼板焊接而成。
采場(chǎng)通風(fēng)比較簡(jiǎn)單,新鮮風(fēng)流經(jīng)濾水井進(jìn)入采場(chǎng),污風(fēng)由回風(fēng)充填上山和設(shè)備上山排至-100 m,由回風(fēng)充填上山排至地表。裝礦場(chǎng)污風(fēng)由溜井和設(shè)備上山排到-100 m回風(fēng)巷。
每次鑿巖爆破后、出礦之前,清理頂板浮石、松石,局部不穩(wěn)固地段采用錨桿或錨網(wǎng)支護(hù)。確認(rèn)安全后才能在頂板下進(jìn)行作業(yè)。
設(shè)鑿巖爆破工作隊(duì)、出礦工作隊(duì)和充填工作隊(duì),分別完成鑿巖爆破、出礦和充填工作。鑿巖每班3臺(tái)鑿巖機(jī),4~5個(gè)人,每天2~3個(gè)班作業(yè),完成300~450 t/d的鑿巖爆破工作量。出礦每天3班作業(yè),每班1~2臺(tái)設(shè)備出礦,2~3個(gè)人。充填成立專(zhuān)門(mén)的充填工作隊(duì),負(fù)責(zé)充填管道架設(shè)、充填擋墻架設(shè)、濾水井和鋼溜井架設(shè)及充填等一系列工作,2個(gè)采場(chǎng)的充填工作需3~4人。
緩傾斜薄礦體屬于難采礦體,采用充填采礦法回采時(shí)往往,采礦效率低。本文通過(guò)對(duì)礦體開(kāi)采技術(shù)條件的分析研究,提出了條柱上向分層充填采礦法,滿(mǎn)足了礦山安全高效開(kāi)采的要求,本設(shè)計(jì)充分考慮了礦石價(jià)值低、要求生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)能力大、實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)的礦山具體特點(diǎn),為礦山創(chuàng)造了良好經(jīng)濟(jì)效益。
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2017-06-17)
王 亮(1986-),男,山東煙臺(tái)人,碩士,采礦工程師、一級(jí)礦業(yè)建造師,主要從事帷幕注漿防治水技術(shù)、礦山開(kāi)采建設(shè)安全技術(shù)、工程爆破技術(shù)應(yīng)用與研究, Email:164355236@qq.com。