韓 全

(四川會東大梁礦業(yè)有限公司, 四川 會東縣 615205)

0 前 言

四川會東大梁礦業(yè)有限公司由原四川會東鉛鋅礦改制成立,會東鉛鋅礦始建于1958年,采用露天開采,設(shè)計最終開采標(biāo)高為1980 m。于1992年開始擴建,開采方式由露天開采轉(zhuǎn)為地下開采,1980 m以下采用充填法開采。由于當(dāng)時鋅價格下降,企業(yè)經(jīng)濟效益差,再加上充填系統(tǒng)投資大,同時礦山二期工程滯后,井下開拓采準(zhǔn)系統(tǒng)未形成,導(dǎo)致露天已接近1980 m坑底時,地下仍不能正常采礦。若礦山仍采用充填法開采,工程進度嚴(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)地下開采改用無底柱分段崩落法。同時露天坑繼續(xù)進行采礦,截至2017年12月底露天開采結(jié)束,坑底標(biāo)高由設(shè)計的1980 m下降至1968 m。2010年會東鉛鋅礦被西部礦業(yè)接收后,公司擬對11線以東的礦體采用充填法回采。

11線以東礦體開采技術(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),礦體受前期露天開采破壞嚴(yán)重,加上民采空區(qū)的影響,使得東部礦體開采難度大。同時,東部礦體分布集中,可布采場數(shù)少,要實現(xiàn)公司提出的2012年底達產(chǎn)的目標(biāo),必須確定東部礦體采用充填法開采方案,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布置及采準(zhǔn)工程設(shè)計,從而保證露天轉(zhuǎn)地下開采的安全性。

1 露天坑底及邊幫礦體開采技術(shù)條件

礦山從1966年至2008年底一直以露天開采為主,采用山坡－凹陷露天公路汽車開拓運輸。開采對象為11線以東1號礦體的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ礦段(高品位富礦),日產(chǎn)礦石300～600 t/d,設(shè)計坑底標(biāo)高1980 m,實際坑底標(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)計邊坡角45°,原礦山企業(yè)在向露天深部開采時,北邊坡掛幫礦體被開采,北邊坡傾角70°～80°,邊坡角過陡,為不穩(wěn)定邊坡,繼續(xù)向深部開采,北邊坡碎石有垮塌、滑坡的可能。南邊坡礦體位于1980 m以上,在開采移動界線以外。從目前現(xiàn)狀分析,南邊坡為穩(wěn)定邊坡;西邊坡原來為穩(wěn)定邊坡,進行了加固,但受西部貧礦開采的影響,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南盤的斷塊相對完整區(qū)邊坡穩(wěn)定性較好。采場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入露天坑底,1968 m坑底堆滿了稀泥,堆積標(biāo)高接近1980平臺,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個較大的平臺,分別為1980 m平臺和坑底1968 m平臺,因此露天坑底的礦體主要為1980 m與1968 m平臺下部的礦體。其中1980 m平臺面積約1200 m2,平臺上部覆蓋有輪胎。1968 m平臺面積約2000 m2,由于露天坑底部在1956 m水平采用無底柱崩落法回采了1個分段,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的黃泥,目前堆積物快到1980 m水平,其露天坑底原巖實際標(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)礦體在露天開始時已回采結(jié)束,西邊坡內(nèi)富礦在露天開始時對品位較高的掛幫礦采用臺階再造進路充填法進行了回采。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)國內(nèi)外露天轉(zhuǎn)地下開采的礦山開采情況分析,露天坑底礦體開采一般采用以下2種形式進行,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行回采;一種是采用無底柱崩落法進行回收。

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存在西邊坡滾石威脅,人工假底修筑安全無法保證;1968 m露天坑底覆蓋有20 m厚的泥水混合物,也無法再清空后修筑假底;而1980 m平臺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行回采,只能采用無底柱崩落法進行回收。

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

(2)采場結(jié)構(gòu)參數(shù)。上向進路充填法回采至1971 m水平時,準(zhǔn)備回采1980 m平臺下部露天坑底6 m厚的隔離礦柱;上向進路充填法回采至1950 m水平時,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分層進路沿礦體走向布置,1950 m分層進路垂直走向布置。一期進路寬度不小于3 m,礦巖穩(wěn)固時采至4～5 m為宜,采完后全部充填。二期進路寬3 m,采完后不充填,做為坑底礦體無底柱回采的鑿巖出礦進路。

圖4 露天坑底礦體無底柱崩落法

(3)露天坑底覆蓋層。無底柱回采時,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、細顆粒物料居多,后期應(yīng)補充大量的大塊度廢石做為無底柱回采的覆蓋層。1980 m平臺上方除少量輪胎外,沒有其他覆蓋物。在無底柱回采前,應(yīng)提前在平臺上方堆積大塊廢石,形成覆蓋層,厚度不少于12 m。

(4)回采與出礦。在采場端部布置切割橫巷,切割橫巷端部開鑿切割井,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,前后排錯開布置。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電動鏟運機出礦,礦石運至脈內(nèi)溜井。

3 邊幫礦體回采

根據(jù)邊坡礦體開采技術(shù)條件、邊坡現(xiàn)狀、邊坡礦體與主礦體開采關(guān)系及礦巖穩(wěn)固情況,邊坡礦體推薦采用上向進路膠結(jié)充填采礦法回采(見圖5),實現(xiàn)邊坡礦體與主礦體開采同步進行。

圖5 露天邊坡礦體上向進路充填采礦法

(1)進路布置與尺寸。進路垂直邊坡方向布置,進路長20 m,寬3 m,分層采高3 m。當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性好時,進路可以直接與露天坑采通;當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性差時,進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,確保進路回采安全。

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

(3)進路充填。邊幫礦體進路充填工藝與主礦體上向進路充填工藝一致。在擋墻封堵時,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)會東鉛鋅礦目前的開采現(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、采場回采工藝,得到如下結(jié)論。

(1)露天坑底礦體采用無底柱崩落法進行回采。采用上向進路膠結(jié)充填采礦法由下往上回采至接近露天坑底6 m時,利用最后一分層進路法回采的二期進路作為無底柱崩落法回采的鑿巖出礦進路,在進路內(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路膠結(jié)充填采礦法回采,實現(xiàn)邊坡礦體與主礦體開采同步進行。進路垂直邊坡方向布置,進路長20 m,寬3 m,分層采高3 m。當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性好時,進路可以直接與露天坑采通;當(dāng)邊坡礦巖穩(wěn)固性差時,進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,確保進路回采安全。邊幫礦體進路回采充填工藝與主礦體上向進路充填回采工藝一致。

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