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        點(diǎn)柱式上向分層充填法在大紅山鐵礦的優(yōu)化調(diào)整與應(yīng)用

        2019-07-05 18:43:32孫衛(wèi)陳浩
        智富時(shí)代 2019年5期

        孫衛(wèi) 陳浩

        【摘 要】點(diǎn)柱式上向分層充填法在大紅山鐵礦應(yīng)用過(guò)程中,因采礦工藝與采切工程布置的特殊性,開(kāi)采過(guò)程中易出現(xiàn)高邊幫、高空頂現(xiàn)象,進(jìn)行回采,回采過(guò)程中發(fā)生變化,不良地質(zhì)體增多,加之回采時(shí)因地質(zhì)條件、圍巖穩(wěn)定性變差,嚴(yán)重影響開(kāi)采的安全性。大紅山鐵礦通過(guò)對(duì)采礦工藝優(yōu)化,合理調(diào)整采切工程布置與回采順序,增加部分安全措施工程,有效提高了該采礦方法的安全性。

        【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)段;貫通;繞道;泄水孔

        一、引言

        大紅山鐵礦I號(hào)銅礦帶150萬(wàn)t/a采礦工程屬800萬(wàn)t/a擴(kuò)產(chǎn)工程之一,開(kāi)采對(duì)象為大紅山鐵礦I號(hào)銅礦帶位于A29~A49勘探線間, 50m~850m標(biāo)高范圍內(nèi)礦體,礦體近東西向展布,走向長(zhǎng)2.2Km,傾斜寬0.879Km,勘探面積1.93Km2。I號(hào)銅礦帶正上方為露天采場(chǎng),側(cè)上方為哈姆白族廢石場(chǎng),南部為II1主礦體,為減小井下開(kāi)采對(duì)礦體上部與周邊工程影響,同時(shí)降低貧化率,采用點(diǎn)柱式上向分層充填法進(jìn)行開(kāi)采,以適應(yīng)礦體邊界的起伏變化,滿足多層礦體、層間夾層不大情況下礦體的安全開(kāi)采。

        二、礦體特征

        I號(hào)鐵銅礦帶位于大紅山群曼崗河組第三巖性段的中上部。含礦巖石為石榴黑云變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、石榴黑云(角閃)片巖、石榴黑云白云石大理巖。自上而下包含Ic、I3、Ib、I2、Ia、I1、Io七個(gè)礦體。七個(gè)礦體在垂直方向上,鐵、銅礦體呈互層產(chǎn)出,且從上至下,由西向東,礦體規(guī)模由大變小,由富變貧,由層狀到似層狀;圍巖由石榴黑云白云石大理巖到石榴黑云變鈉質(zhì)凝灰?guī)r,再到石榴黑云片巖、黑云白云石大理巖。礦帶七個(gè)礦體產(chǎn)狀基本一致,整體走向近東西,向南傾斜,傾角一般20°~40°。

        三、工程地質(zhì)條件

        礦體頂、底板、夾層由一套火山噴發(fā)沉積變質(zhì)的變鈉質(zhì)凝灰?guī)r、石榴黑云角閃片巖、石榴黑云白云石大理巖等含鐵銅的巖石組成,該含礦地層成層產(chǎn)出,層位穩(wěn)定,火山與沉積特征明顯。該地層完整性較好,巖石多屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬巖類(lèi),礦巖抗壓強(qiáng)度較高,穩(wěn)固性較好。

        三、點(diǎn)柱式上向分層充填法簡(jiǎn)述

        1.采場(chǎng)布置及結(jié)構(gòu)尺寸。階段高度100m,分段高度20m,分層高度3-4m,礦塊長(zhǎng)度50m,礦塊寬度為礦體水平厚度,礦塊高度按一個(gè)分段高度劃分,相鄰礦塊間留4m寬間柱,礦塊內(nèi)按18m間距留6×6m點(diǎn)柱;采場(chǎng)溜井按300m間距設(shè)置,進(jìn)回風(fēng)上山按600m間距設(shè)置。

        2.采切工程布置。沿脈干線布置在礦帶的下盤(pán)距離最下層礦體約60余m處,回采聯(lián)道垂直礦體走向布置在礦塊中部,聯(lián)通采準(zhǔn)干線與礦體上盤(pán),回采聯(lián)道水平段與采準(zhǔn)干線連接段的坡度控制在約18%以內(nèi),采場(chǎng)內(nèi)布置回風(fēng)上山,連通上下兩個(gè)分段的回采聯(lián)道。

        3.回采。采用Boomer281掘進(jìn)臺(tái)車(chē)打眼,3~4m3柴油鏟運(yùn)機(jī)出礦,首分段首采分層回采高度5.5m,采后充填厚度4m,空頂高度1.5m,后續(xù)回采分層高度4m。

        4.充填。各分層回采結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行廢石、分級(jí)尾砂+膠結(jié)充填,廢石+尾砂充填厚度和膠結(jié)層厚度暫分別為3.2m和0.8m,每一分層充填厚度4m(同分層高度)。

        四、點(diǎn)柱式上向分層充填法應(yīng)用過(guò)程中遇到的問(wèn)題

        1.轉(zhuǎn)段過(guò)程中易出現(xiàn)高邊幫、高空頂狀態(tài)。因點(diǎn)柱式上向分層充填法采切工程特殊性,本分段進(jìn)行回采前上一分段回采聯(lián)道須施工到位,作為本分段回采時(shí)的充填回風(fēng)通道,且上下兩個(gè)分段回采聯(lián)道在空間關(guān)系上垂直對(duì)應(yīng)。當(dāng)本分段回采至五分層時(shí)上下回采聯(lián)道貫通,邊幫、頂板高度達(dá)8m以上,回采過(guò)程中不能有效的消除圍巖隱患。

        2.地質(zhì)條件變化。I號(hào)銅礦帶在開(kāi)采過(guò)程中工程揭露的圍巖條件穩(wěn)定性較差,與初步設(shè)計(jì)中圍巖穩(wěn)定性出入較大,通過(guò)地質(zhì)調(diào)查,發(fā)現(xiàn)不同巖層分界面處,由于層理發(fā)育情況增多,巖性組合變化導(dǎo)致巖體穩(wěn)定性變差,同時(shí)因斷層帶與節(jié)理裂隙增多,較大范圍破壞巖體完整性,形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體,巖體結(jié)構(gòu)面間的凝聚力較低,受外力作用或其它誘因影響,沿臨空面便產(chǎn)生掉塊或垮塌,影響安全開(kāi)采。

        3.回采過(guò)程中圍巖易出現(xiàn)滲水。I號(hào)銅礦帶因節(jié)理裂隙及層狀圍巖較多,開(kāi)采過(guò)程中受充填影響,充填水順節(jié)理、裂隙滲透到相鄰采場(chǎng),圍巖經(jīng)充填水侵蝕后,極易發(fā)生垮塌。

        五、點(diǎn)柱式上向分層充填法優(yōu)化調(diào)整方式

        目前I號(hào)銅礦帶八大系統(tǒng)均已形成,從安全上、工程布置上、持續(xù)銜接上、空間關(guān)系上、經(jīng)濟(jì)上等綜合考慮,采礦方法已不具備大面積系統(tǒng)調(diào)整的條件,僅能在現(xiàn)有采礦方法的基礎(chǔ)上對(duì)采礦工藝及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

        1.優(yōu)化頂板管理。分段高度20m,分為5個(gè)分層進(jìn)行回采,首采分層回采高度5m,后續(xù)分層(第2、3、4分層)回采高度4m,當(dāng)回采至第5分層時(shí),回采厚度僅剩余3m,因上分段回采聯(lián)道與本分段回采聯(lián)道垂直對(duì)應(yīng),第5分層回采時(shí)回采聯(lián)道與上部進(jìn)行貫通,出現(xiàn)邊幫、頂板達(dá)8m以上的情況。針對(duì)該情況,在上分段回采聯(lián)道施工時(shí)進(jìn)行超前支護(hù),同時(shí)根據(jù)本分段回采現(xiàn)狀,提前對(duì)上分段回采聯(lián)道底板積渣進(jìn)行清理,消除高邊幫、高空頂狀態(tài)下圍巖隱患。

        2.調(diào)整采切工程布置。將位于礦體上盤(pán)的充填回風(fēng)上山調(diào)整至礦體中部,縮短上分段回采聯(lián)道長(zhǎng)度,減少上下分段貫通范圍與暴露面積,降低下方作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

        3.調(diào)整回采順序

        3.1針對(duì)部分巖石穩(wěn)定性差,頂板層理、節(jié)理等較為發(fā)育,生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中片幫冒頂風(fēng)險(xiǎn)大采場(chǎng),采用進(jìn)路式采礦,分層回采結(jié)束即接頂充填。

        3.2盤(pán)區(qū)正常開(kāi)采或轉(zhuǎn)段時(shí)因圍巖條件差,導(dǎo)致工程無(wú)法進(jìn)入,采用繞采的方式,從礦體下盤(pán)施工繞道至礦體上盤(pán)后,再進(jìn)行退采。

        3.3組織好分段內(nèi)各盤(pán)區(qū)回采循環(huán),保持均衡上升,避免相鄰采場(chǎng)充填水影響開(kāi)采安全性;同時(shí)在同一分段內(nèi)采用跳采跳充的方式,利用備采盤(pán)區(qū)將充填水進(jìn)行隔離,減少充填水的滲透量。

        4.增加安全措施。于礦體下盤(pán)位置施工泄水孔至距離充填體1-2m的位置,將充填水沿泄水孔引出,降低充填體壓力對(duì)礦柱的破壞,同時(shí)縮短充填盤(pán)區(qū)脫水周期,提高充填體脫水效果。

        六、結(jié)論

        大紅山鐵礦通過(guò)以上幾種方式對(duì)點(diǎn)柱式上向分層充填法進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)與應(yīng)用,確保破碎圍巖條件下礦體的回收,避免礦體資源浪費(fèi),提高了礦石回采率,保障了開(kāi)采安全性,效果顯著。

        【參考文獻(xiàn)】

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