韓 全

(四川會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司, 四川 會(huì)東縣 615205)

0 前 言

四川會(huì)東大梁礦業(yè)有限公司由原四川會(huì)東鉛鋅礦改制成立,會(huì)東鉛鋅礦始建于1958年,采用露天開(kāi)采,設(shè)計(jì)最終開(kāi)采標(biāo)高為1980 m。于1992年開(kāi)始擴(kuò)建,開(kāi)采方式由露天開(kāi)采轉(zhuǎn)為地下開(kāi)采,1980 m以下采用充填法開(kāi)采。由于當(dāng)時(shí)鋅價(jià)格下降,企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差,再加上充填系統(tǒng)投資大,同時(shí)礦山二期工程滯后,井下開(kāi)拓采準(zhǔn)系統(tǒng)未形成,導(dǎo)致露天已接近1980 m坑底時(shí),地下仍不能正常采礦。若礦山仍采用充填法開(kāi)采,工程進(jìn)度嚴(yán)重滯后,生產(chǎn)銜接不上,完成所有采礦準(zhǔn)備工程,需停產(chǎn)2年。鑒于以上原因,原企業(yè)將露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采改用無(wú)底柱分段崩落法。同時(shí)露天坑繼續(xù)進(jìn)行采礦,截至2017年12月底露天開(kāi)采結(jié)束,坑底標(biāo)高由設(shè)計(jì)的1980 m下降至1968 m。2010年會(huì)東鉛鋅礦被西部礦業(yè)接收后,公司擬對(duì)11線以東的礦體采用充填法回采。

11線以東礦體開(kāi)采技術(shù)條件復(fù)雜,礦巖軟弱破碎,大量高品位富礦體位于露天坑底和露天邊坡內(nèi),礦體受前期露天開(kāi)采破壞嚴(yán)重,加上民采空區(qū)的影響,使得東部礦體開(kāi)采難度大。同時(shí),東部礦體分布集中,可布采場(chǎng)數(shù)少,要實(shí)現(xiàn)公司提出的2012年底達(dá)產(chǎn)的目標(biāo),必須確定東部礦體采用充填法開(kāi)采方案,其中包括11線以東南邊坡、西邊坡及東部露天坑底礦體回采方案,確定采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、回采工藝及各礦體回采順序,完成東部各段礦體的采場(chǎng)布置及采準(zhǔn)工程設(shè)計(jì),從而保證露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的安全性。

1 露天坑底及邊幫礦體開(kāi)采技術(shù)條件

礦山從1966年至2008年底一直以露天開(kāi)采為主,采用山坡－凹陷露天公路汽車開(kāi)拓運(yùn)輸。開(kāi)采對(duì)象為11線以東1號(hào)礦體的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦段(高品位富礦),日產(chǎn)礦石300～600 t/d,設(shè)計(jì)坑底標(biāo)高1980 m,實(shí)際坑底標(biāo)高1968 m,其上口尺寸385 m×870 m,下口尺寸136 m×30 m,采深370 m,最終邊坡角34°～45°。排土場(chǎng)位于距采坑以南1.5 km的丁家溝內(nèi),堆渣體積560×104m3。

露天坑北邊坡原設(shè)計(jì)邊坡角45°,原礦山企業(yè)在向露天深部開(kāi)采時(shí),北邊坡掛幫礦體被開(kāi)采,北邊坡傾角70°～80°,邊坡角過(guò)陡,為不穩(wěn)定邊坡,繼續(xù)向深部開(kāi)采,北邊坡碎石有垮塌、滑坡的可能。南邊坡礦體位于1980 m以上,在開(kāi)采移動(dòng)界線以外。從目前現(xiàn)狀分析,南邊坡為穩(wěn)定邊坡;西邊坡原來(lái)為穩(wěn)定邊坡,進(jìn)行了加固,但受西部貧礦開(kāi)采的影響,西邊坡坡頂出現(xiàn)滑坡和垮塌。與礦區(qū)斷裂地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的背景相結(jié)合,采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性特征可歸結(jié)為：在F15北盤的斷塊構(gòu)造區(qū)外邊坡穩(wěn)定性最好,在F5－F15之間斷裂極為發(fā)育的“地塹”中心邊坡穩(wěn)定性最差,在F5南盤的斷塊相對(duì)完整區(qū)邊坡穩(wěn)定性較好。采場(chǎng)西部和南部的局部邊坡滑移破壞均位于F5－F15的斷塊構(gòu)造帶中,斷裂構(gòu)造作用是采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性的主要控制因素。

2012年西邊坡滑坡后,雨季雨水夾帶大量黃泥進(jìn)入露天坑底,1968 m坑底堆滿了稀泥,堆積標(biāo)高接近1980平臺(tái),露天坑、南邊坡及西邊坡現(xiàn)狀如圖1、圖2所示。

從目前露天坑及邊坡現(xiàn)狀分析,露天坑內(nèi)共有2個(gè)較大的平臺(tái),分別為1980 m平臺(tái)和坑底1968 m平臺(tái),因此露天坑底的礦體主要為1980 m與1968 m平臺(tái)下部的礦體。其中1980 m平臺(tái)面積約1200 m2,平臺(tái)上部覆蓋有輪胎。1968 m平臺(tái)面積約2000 m2,由于露天坑底部在1956 m水平采用無(wú)底柱崩落法回采了1個(gè)分段,從1956 m至1968 m水平均為礦巖松散體,加上2012年雨季西部邊坡沖積下來(lái)的黃泥,目前堆積物快到1980 m水平,其露天坑底原巖實(shí)際標(biāo)高為1956 m水平。

圖1 露天坑現(xiàn)狀

圖2 南邊坡及西邊坡現(xiàn)狀

北邊坡內(nèi)礦體在露天開(kāi)始時(shí)已回采結(jié)束,西邊坡內(nèi)富礦在露天開(kāi)始時(shí)對(duì)品位較高的掛幫礦采用臺(tái)階再造進(jìn)路充填法進(jìn)行了回采。目前,只有南邊坡下部存在有礦,邊坡內(nèi)礦體賦存水平為1968～2064 m。露天坑及邊坡與礦體關(guān)系見(jiàn)圖3。

圖3 露天坑及邊坡與礦體關(guān)系

2 露天坑底礦體回采

根據(jù)國(guó)內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開(kāi)采的礦山開(kāi)采情況分析,露天坑底礦體開(kāi)采一般采用以下2種形式進(jìn)行,一種是首先修筑人工假底,然后再采用充填法由下往上或由上往下進(jìn)行回采;一種是采用無(wú)底柱崩落法進(jìn)行回收。

而東部露天坑底礦體采用第一種形式,先修筑人工假底再采用充填法回采時(shí)存在西邊坡滾石威脅,人工假底修筑安全無(wú)法保證;1968 m露天坑底覆蓋有20 m厚的泥水混合物,也無(wú)法再清空后修筑假底;而1980 m平臺(tái)覆蓋有采用鋼筋串聯(lián)的輪胎假底,拆卸十分困難。因此,東部露天坑底礦體不宜采用修筑人工假底后充填法回采的方式進(jìn)行回采,只能采用無(wú)底柱崩落法進(jìn)行回收。

(1)無(wú)底柱崩落法回采方案概述。1884 m中段與1944中段礦體采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法由下往上回采時(shí),在接近露天坑底1980 m和1956 m水平時(shí),留不少于6 m的水平礦柱,利用最后一分層進(jìn)路法回采的二期進(jìn)路作為無(wú)底柱崩落法回采的鑿巖出礦進(jìn)路,在進(jìn)路內(nèi)采用YGZ－40鑿上向扇形孔,后退式分次爆破分次出礦。露天坑底礦體無(wú)底柱崩落法回采方案見(jiàn)圖4。

(2)采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。上向進(jìn)路充填法回采至1971 m水平時(shí),準(zhǔn)備回采1980 m平臺(tái)下部露天坑底6 m厚的隔離礦柱;上向進(jìn)路充填法回采至1950 m水平時(shí),準(zhǔn)備回采1956 m水平下部露天坑底6 m厚的隔離礦柱。

1971 m分層進(jìn)路沿礦體走向布置,1950 m分層進(jìn)路垂直走向布置。一期進(jìn)路寬度不小于3 m,礦巖穩(wěn)固時(shí)采至4～5 m為宜,采完后全部充填。二期進(jìn)路寬3 m,采完后不充填,做為坑底礦體無(wú)底柱回采的鑿巖出礦進(jìn)路。

圖4 露天坑底礦體無(wú)底柱崩落法

(3)露天坑底覆蓋層。無(wú)底柱回采時(shí),露天坑底必須有一定厚度的覆蓋層,以保證回采安全。而1956 m水平上方已有近20 m厚的松散物堆積,厚度滿足要求;但由于坑底堆積以黃泥、細(xì)顆粒物料居多,后期應(yīng)補(bǔ)充大量的大塊度廢石做為無(wú)底柱回采的覆蓋層。1980 m平臺(tái)上方除少量輪胎外,沒(méi)有其他覆蓋物。在無(wú)底柱回采前,應(yīng)提前在平臺(tái)上方堆積大塊廢石,形成覆蓋層,厚度不少于12 m。

(4)回采與出礦。在采場(chǎng)端部布置切割橫巷,切割橫巷端部開(kāi)鑿切割井,然后以切割井為自由面爆破形成切割槽。切割井穿透露天坑,避免切割槽爆破形成“樓板”。而1971 m分層切割井應(yīng)布置在距離邊坡5 m的位置,以保證切割井施工安全。鑿巖采用YGZ－40鉆鑿上向扇形孔,孔徑Φ50 mm,最小抵抗線W即排距為1.0 m,孔底距2.0 m,前后排錯(cuò)開(kāi)布置。炮孔孔深不太,裝卷狀2＃巖石炸藥,非電雷管排間微差爆破,每次爆破2～3排。落礦后采用1.5 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦,礦石運(yùn)至脈內(nèi)溜井。

3 邊幫礦體回采

根據(jù)邊坡礦體開(kāi)采技術(shù)條件、邊坡現(xiàn)狀、邊坡礦體與主礦體開(kāi)采關(guān)系及礦巖穩(wěn)固情況,邊坡礦體推薦采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法回采(見(jiàn)圖5),實(shí)現(xiàn)邊坡礦體與主礦體開(kāi)采同步進(jìn)行。

圖5 露天邊坡礦體上向進(jìn)路充填采礦法

(1)進(jìn)路布置與尺寸。進(jìn)路垂直邊坡方向布置,進(jìn)路長(zhǎng)20 m,寬3 m,分層采高3 m。當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性好時(shí),進(jìn)路可以直接與露天坑采通;當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性差時(shí),進(jìn)路與露天坑相通的部位留3～4 m不采,避免邊坡出現(xiàn)垮塌,確保進(jìn)路回采安全。

(2)回采與出礦。邊幫礦體進(jìn)路回采工藝與主礦體上向進(jìn)路充填回采工藝一致。以分層進(jìn)路為單元,各進(jìn)路間隔回采、充填,并以分層方式由下向上逐層回采。一期進(jìn)路回采是隔一采一,二期進(jìn)路回采是充二采一。采用手持氣腿鑿巖機(jī)鑿巖,1.0～1.5 m3電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)出礦。進(jìn)路采用碎石膠結(jié)充填,待一期進(jìn)路充填接頂并養(yǎng)護(hù)足夠時(shí)間之后,再回采二期進(jìn)路。整個(gè)分層各采場(chǎng)進(jìn)路回采充填完后,再回采上分層進(jìn)路。

(3)進(jìn)路充填。邊幫礦體進(jìn)路充填工藝與主礦體上向進(jìn)路充填工藝一致。在擋墻封堵時(shí),靠近邊坡端的擋墻應(yīng)架設(shè)在頂板及邊幫都為原巖的穩(wěn)固處,并盡可能靠近端部。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)會(huì)東鉛鋅礦目前的開(kāi)采現(xiàn)狀及工程布置現(xiàn)狀,結(jié)合其露天坑底及邊幫礦體開(kāi)采技術(shù)條件,確定露天坑底礦體及邊幫礦體回采方案、采場(chǎng)回采工藝,得到如下結(jié)論。

(1)露天坑底礦體采用無(wú)底柱崩落法進(jìn)行回采。采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法由下往上回采至接近露天坑底6 m時(shí),利用最后一分層進(jìn)路法回采的二期進(jìn)路作為無(wú)底柱崩落法回采的鑿巖出礦進(jìn)路,在進(jìn)路內(nèi)采用YGZ－40鑿上向扇形孔,后退式分次爆破分次出礦。

(2)邊坡下礦體采用上向進(jìn)路膠結(jié)充填采礦法回采,實(shí)現(xiàn)邊坡礦體與主礦體開(kāi)采同步進(jìn)行。進(jìn)路垂直邊坡方向布置,進(jìn)路長(zhǎng)20 m,寬3 m,分層采高3 m。當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性好時(shí),進(jìn)路可以直接與露天坑采通;當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性差時(shí),進(jìn)路與露天坑相通的部位留3～4 m不采,避免邊坡出現(xiàn)垮塌,確保進(jìn)路回采安全。邊幫礦體進(jìn)路回采充填工藝與主礦體上向進(jìn)路充填回采工藝一致。

(3)不穩(wěn)固地段巷道支護(hù)必須做到及時(shí)。不論是黑破帶還是其它破碎帶,進(jìn)路采礦或巷道掘進(jìn),根據(jù)各礦段實(shí)際情況采用合適的方式并加強(qiáng)井下的排水管理,礦體內(nèi)慎用噴漿支護(hù),以免影響選礦指標(biāo)。