陳瓊羽

(文山麻栗坡紫金鎢業(yè)集團(tuán)有限公司,云南 文山 663603；奧同克有限責(zé)任公司 采礦廠,吉爾吉斯斯坦 楚河州 724516)

左岸金礦自投入生產(chǎn)以來(lái),開(kāi)展了上向分段分條充填法采礦試驗(yàn),試驗(yàn)采場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生了垮塌,導(dǎo)致后續(xù)采礦及充填作業(yè)無(wú)法正常開(kāi)展.因此,奧同克公司對(duì)采礦方法進(jìn)行變更,決定井下的開(kāi)采現(xiàn)全部采用上向進(jìn)路充填法,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的有效過(guò)渡及銜接,為礦山繼續(xù)發(fā)展提供了可靠的基礎(chǔ).進(jìn)路開(kāi)采過(guò)程基本穩(wěn)定,能夠滿(mǎn)足開(kāi)采要求.

上向進(jìn)路式充填采礦法將巷道掘進(jìn)工藝應(yīng)用于礦體回采,有斷面小、暴露面積小、對(duì)礦體形態(tài)的變化有很好的適應(yīng)性等特點(diǎn).目前礦山面臨采礦效率低、生成能力較小的緊迫形式,為了提高礦山采礦效率,提升資源的利用率,開(kāi)展采礦工藝技術(shù)優(yōu)化研究是非常必要的.其中張雄天[1]等人針對(duì)上向進(jìn)路采礦法不同進(jìn)路回采順序?qū)е碌膽?yīng)力分布變化,開(kāi)展了深部礦體開(kāi)采順序的優(yōu)化研究,得出選擇合適的進(jìn)路回采順序開(kāi)發(fā)深部礦產(chǎn)資源,對(duì)安全采礦具有十分重要的意義;胡道喜[2]開(kāi)展了上向進(jìn)路與上向分層充填聯(lián)合法在李官集鐵礦的應(yīng)用研究,并與空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法進(jìn)行對(duì)比分析,得出前者能夠?qū)崿F(xiàn)安全、高效高品位出礦;陳燦、唐振江、丁明龍、羅世明[3-6]等人對(duì)上向進(jìn)路充填采礦法在不同礦山應(yīng)用的采場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)做了相應(yīng)的優(yōu)化研究.

1 礦床地質(zhì)及開(kāi)采技術(shù)條件

1.1 礦床地質(zhì)特點(diǎn)

左岸金礦的礦石類(lèi)型主要有3種:石英-絹云母交代巖型、石英碳酸鹽交代巖型、石英電氣石交代巖型.石英-絹云母交代巖為不穩(wěn)固礦石,平均硬度為3;石英碳酸鹽交代巖為中等穩(wěn)固礦石,平均硬度約為8～9;石英-電氣石交代巖為穩(wěn)固礦石,平均硬度為12;3種礦石所占比例分別約為20%,35%,45%.左岸金礦由于構(gòu)造斷裂造成多種巖層交錯(cuò)分布,破壞了礦、巖的完整性,使礦石和圍巖在大多數(shù)情況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),三種礦石及圍巖均比較破碎,使得整體表現(xiàn)出穩(wěn)固性差等特點(diǎn).

受古斜坡緩傾斷裂構(gòu)造控制,礦體呈管狀、層狀(細(xì)脈狀)產(chǎn)出,集中賦存于下塔爾德布拉克扭曲帶頂部,受其控制,礦體與綠頁(yè)巖和角閃巖共存,走向北西,傾角25°～45°,賦存標(biāo)高1 800～1 100 m,走向延伸大于2 km,礦體統(tǒng)一連續(xù),厚度幾十至百米以上.

1.2 礦床開(kāi)采技術(shù)

左岸金礦現(xiàn)采用豎井+斜坡道+平硐聯(lián)合開(kāi)拓方式,中段高度48 m,分段高度16 m,分層回采高度4 m,采出礦或廢石均通過(guò)無(wú)軌設(shè)備進(jìn)行鏟裝、運(yùn)輸,進(jìn)路回采結(jié)束后采用分級(jí)尾砂膠結(jié)充填,該充填法占70%以上,受礦體及安全生產(chǎn)影響,該法占比將越來(lái)越大[7,8].

1.2.1 采切工程設(shè)計(jì)

自分段運(yùn)輸平巷礦體上盤(pán)或者下盤(pán)一側(cè),根據(jù)礦體規(guī)模布置一條或多條下向分層道,然后自礦巖邊界布置轉(zhuǎn)層、進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道、溜井聯(lián)絡(luò)道、泄水井聯(lián)絡(luò)道、充填井聯(lián)絡(luò)道、充填井;自運(yùn)輸分段或中段布置溜井聯(lián)絡(luò)道、溜井、泄水井聯(lián)絡(luò)道和泄水井.

1.2.2 礦床回采方式

一個(gè)分段按自下而上分4個(gè)分層回采,布置回采進(jìn)路斷面4 m×4 m,每班單進(jìn)路進(jìn)尺2 m,炮眼平均崩落礦量約50 t/m.采用隔一采一方式回采一步驟進(jìn)路,然后進(jìn)行接頂充填,凝固2～3 d后,回采二步驟進(jìn)路.首采分層回采結(jié)束后,對(duì)二步驟進(jìn)路、進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道、溜井、泄水井聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行充填,然后開(kāi)始轉(zhuǎn)層施工.二步驟回采時(shí),對(duì)兩側(cè)進(jìn)路接頂充填要求較高,二步驟充填回采及上分層回采周邊可能存在空區(qū),存在一定的安全隱患,且采充作業(yè)相互影響大.因此,施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制作業(yè)規(guī)程,加強(qiáng)充填管理.礦山應(yīng)對(duì)充填施工人員進(jìn)行專(zhuān)門(mén)培訓(xùn),明確充填接頂在生產(chǎn)與安全方面的重要意義;弄清充填料物理力學(xué)性質(zhì)及其流動(dòng)特性等;熟悉并能靈活應(yīng)用各項(xiàng)充填接頂工藝和手段.在此基礎(chǔ)上,制訂出各項(xiàng)充填接頂?shù)淖鳂I(yè)規(guī)程,調(diào)動(dòng)和發(fā)揮工人的積極性和主觀能動(dòng)性,搞好充填接頂.

2 單進(jìn)路與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采對(duì)比分析

2.1 采礦工藝對(duì)比

圖1為采礦工藝剖面圖,其中礦體厚度為50 m,傾角45°,單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采剖面圖結(jié)構(gòu)參數(shù)相同,中段高度48 m,分段高度16 m.

①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-斜坡道；⑤-進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道；⑥-礦石；⑦-回風(fēng)井

單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采工藝如圖2所示.每個(gè)分層布置2條進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采該分層礦體,一步驟采用隔一采一方式,回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填,凝固2～3 d,再由同一條進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道采用隔三采一的方式回采二步驟進(jìn)路.回采一步驟時(shí)由于端部不能與另一條進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道貫通,需留設(shè)4 m安全間柱,待二步驟回采結(jié)束后再回采間柱.該回采方式單采區(qū)生產(chǎn)能力約為100～200 t/d.

多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采工藝如圖3所示.每個(gè)分層布置3～4條進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采該分層礦體,一步驟采用隔一采一方式,待一步驟進(jìn)路全部回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道,二步驟由另一側(cè)進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道進(jìn)行回采,采用隔三采一的方式回采二步驟進(jìn)路.一步驟與二步驟進(jìn)路開(kāi)口位置分開(kāi)布置,不需留設(shè)間柱.該方式回采效率高,單采區(qū)生產(chǎn)能力約為200～400 t/d.

①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道；⑤-一步驟進(jìn)路；⑥-礦石；⑦-進(jìn)風(fēng)井 ；⑧-回風(fēng)井；⑨-二步驟進(jìn)路

圖2 單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采平面①-分段平巷；②-轉(zhuǎn)層巷道；③-溜井；④-一步驟進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道；⑤-一步驟進(jìn)路；⑥-礦石；⑦-進(jìn)風(fēng)井；⑧-回風(fēng)井；⑨-二步驟進(jìn)路；⑩-二步驟進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道

2.2 采礦工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采工藝優(yōu)點(diǎn):(1)進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道施工少,支護(hù)成本低,采切成本低;(2)相鄰進(jìn)路頂、底板標(biāo)高較好控制.工藝缺點(diǎn):(1)進(jìn)路及分層回采周期長(zhǎng),轉(zhuǎn)層時(shí)間長(zhǎng),作業(yè)效率低;(2)采充相互影響大,井下環(huán)境秩序較難維持;(3)進(jìn)路開(kāi)口處暴露面積大,安全風(fēng)險(xiǎn)高.

多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采工藝優(yōu)點(diǎn):(1)進(jìn)路回采周期短,作業(yè)效率高,礦塊生產(chǎn)能力高;(2)采、充相互影響較單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道小;(3)進(jìn)路開(kāi)口處暴露面積小,安全風(fēng)險(xiǎn)低;(4)可分盤(pán)區(qū)開(kāi)采,轉(zhuǎn)層鏈接速度快.工藝缺點(diǎn):進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道施工多,支護(hù)成本高,采切成本高.

2.3 采礦工藝技術(shù)參數(shù)對(duì)比分析

根據(jù)礦山現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐,統(tǒng)計(jì)了單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道兩種采礦工藝的技術(shù)參數(shù)及作業(yè)天數(shù),詳見(jiàn)表1和表2.

表1 單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道采礦工藝技術(shù)參數(shù)對(duì)比表

表2 單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道采礦工藝作業(yè)時(shí)間對(duì)比表 單位:d

進(jìn)路充填采礦法相比較于其他采礦方法生產(chǎn)能力小,采充相互影響大,轉(zhuǎn)層多,生產(chǎn)組織較繁瑣,且因巖石穩(wěn)定性較差,進(jìn)路采礦為短掘短支作業(yè).

左岸金礦前期采用單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采進(jìn)路,其采充影響較大,轉(zhuǎn)層時(shí)間長(zhǎng),回采安全系數(shù)低等,導(dǎo)致產(chǎn)能提高受限.就目前6個(gè)采區(qū)而言,要達(dá)到2 500 t/d的產(chǎn)能是較為困難.生產(chǎn)實(shí)踐表明,單進(jìn)路平均生產(chǎn)能力不足100 t/d,單采區(qū)生產(chǎn)能力在100～200 t/d不等,即使在深部增加采區(qū),提升產(chǎn)能也存在非常大的局限性.

通過(guò)逐步實(shí)踐對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),采用多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采一步驟和二步驟,不僅在轉(zhuǎn)層上縮短了時(shí)間,還可分盤(pán)區(qū)開(kāi)采,提前轉(zhuǎn)層,不再單獨(dú)占用時(shí)間,能夠順利實(shí)現(xiàn)無(wú)減產(chǎn)的轉(zhuǎn)層鏈接,使生產(chǎn)不受損失.從表1可以看出,單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采與多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采相比,雖然后者采場(chǎng)平均長(zhǎng)度和單條進(jìn)路礦石量較后者少,但是后者采礦效率和采切比明顯提高.采用多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采,單采區(qū)生產(chǎn)能力可提高到200～400 t/d,為早日實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ);在安全上也避免了開(kāi)口暴露面積大的風(fēng)險(xiǎn),后期充填不影響進(jìn)路采礦,采充分開(kāi)進(jìn)行,并有利于井下充填水回收,環(huán)境秩序方面明顯改善,對(duì)建設(shè)綠色礦山意義重大[9,10].

3 結(jié)論

1)多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采與單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采相比,采礦效率及生產(chǎn)能力大大提高,能夠?qū)崿F(xiàn)左岸金礦的達(dá)產(chǎn)目標(biāo).

2)多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采能夠解決單進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采進(jìn)路開(kāi)口處暴露面積大的問(wèn)題,降低開(kāi)采安全風(fēng)險(xiǎn).

3)多進(jìn)路聯(lián)絡(luò)道回采支護(hù)成本及采切成本相對(duì)較高,在確保安全開(kāi)采的前提下降低開(kāi)采成本是后續(xù)研究的重點(diǎn).